Parimi i funksionimit të motorit me avull

përmbajtja

shënim

1. Pjesa teorike

1.1 Zinxhiri kohor

1.2 Motorri me avull

1.2.1 Kaldaja me avull

1.2.2 Turbinat me avull

1.3 Makinat me avull

1.3.1 Avulloret e para

1.3.2 Lindja e mjeteve me dy rrota

1.4 Aplikimi i motorëve me avull

1.4.1 Avantazhi i motorëve me avull

1.4.2 Efikasiteti

2. Pjesa praktike

2.1 Ndërtimi i mekanizmit

2.2 Mënyrat për të përmirësuar makinën dhe efikasitetin e saj

2.3 Pyetësori

konkluzioni

Bibliografi

Shtojca

motorr me avullveprim i dobishëm

shënim

Ky punim shkencor përbëhet nga 32 fletë dhe përfshin një pjesë teorike, një pjesë praktike, një aplikim dhe një përfundim. Në pjesën teorike do të mësoni për parimin e funksionimit të motorëve dhe mekanizmave me avull, për historinë e tyre dhe rolin e zbatimit të tyre në jetë. Pjesa praktike tregon në detaje për procesin e projektimit dhe testimit të mekanizmit të avullit në shtëpi. Ky punim shkencor mund të shërbejë si shembull ilustrues i punës dhe përdorimit të energjisë së avullit.

Prezantimi

Një botë e bindur ndaj çdo trillimi të natyrës, ku makinat drejtohen nga fuqia muskulore ose fuqia e rrotave të ujit dhe mullinjve me erë - e tillë ishte bota e teknologjisë përpara krijimit të motorit me avull. në zjarr, është në gjendje të zhvendosë një pengesë (për shembull, një fletë letre) që është në rrugën e saj. Kjo e bëri një person të mendojë se si mund ta përdorësh avullin si një mjet pune. Si rezultat i kësaj, pas shumë eksperimenteve, u shfaq një motor me avull. Dhe imagjinoni fabrika me oxhaqe për tymosje, motorë me avull dhe turbina, lokomotiva me avull dhe varka me avull - e gjithë bota komplekse dhe e fuqishme e inxhinierisë me avull të krijuar nga njeriu. Motori me avull ishte praktikisht i vetmi motor universal dhe luajti një rol të madh në zhvillimin e njerëzimit, motori me avull ishte shtysë për zhvillimin e mëtejshëm të automjeteve. Për njëqind vjet, ai ishte i vetmi motor industrial me shkathtësi për t'u përdorur në fabrika, hekurudha dhe marinë. Shpikja e motorit me avull është një hap i madh që qëndroi në kthesën e dy epokave. Dhe me kalimin e shekujve, e gjithë rëndësia e kësaj shpikje ndihet edhe më ashpër.

Hipoteza:

A është e mundur të ndërtoni me duart tuaja mekanizmin më të thjeshtë që funksiononte me avull?

Qëllimi i punës: për të hartuar një mekanizëm të aftë për të lëvizur në një avull.

Objektivi i kërkimit:

1. Studioni literaturën shkencore.

2. Projektoni dhe ndërtoni mekanizmin më të thjeshtë me avull.

3. Konsideroni mundësinë e rritjes së efikasitetit në të ardhmen.

Kjo vepër shkencore do të shërbejë si manual për mësimet e fizikës për nxënësit e shkollave të mesme dhe për ata që janë të interesuar për këtë temë.

1.TeoRepjesa teknike

Motori me avull është një motor me piston nxehtësie në të cilin energjia potenciale e avullit të ujit që vjen nga një kazan me avull shndërrohet në punë mekanike të lëvizjes reciproke të pistonit ose lëvizjes rrotulluese të një boshti.

Avulli është një nga transportuesit më të zakonshëm të nxehtësisë në sistemet termike me një lëng pune të nxehtë ose të gaztë, së bashku me ujin dhe vajrat termike. Avulli i ujit ka një sërë avantazhesh, duke përfshirë thjeshtësinë dhe fleksibilitetin e përdorimit, toksicitetin e ulët, aftësinë për të furnizuar një sasi të konsiderueshme energjie në procesin teknologjik. Mund të përdoret në një sërë sistemesh që nënkuptojnë kontakt të drejtpërdrejtë të ftohësit me elementë të ndryshëm të pajisjeve, duke ndihmuar në mënyrë efektive në uljen e kostove të energjisë, reduktimin e emetimeve dhe rikthimin e shpejtë.

Ligji i ruajtjes së energjisë është një ligj themelor i natyrës, i vendosur në mënyrë empirike dhe konsiston në faktin se energjia e një sistemi fizik të izoluar (të mbyllur) ruhet me kalimin e kohës. Me fjalë të tjera, energjia nuk mund të lindë nga asgjëja dhe nuk mund të zhduket askund, ajo mund të kalojë vetëm nga një formë në tjetrën. Nga pikëpamja themelore, sipas teoremës së Noether-it, ligji i ruajtjes së energjisë është pasojë e homogjenitetit të kohës dhe në këtë kuptim është universal, domethënë i natyrshëm në sisteme me natyrë fizike shumë të ndryshme.

1.1 Zinxhiri kohor

4000 para Krishtit e. - njeriu shpiku rrotën.

3000 para Krishtit e. - rrugët e para u shfaqën në Romën e lashtë.

2000 para Krishtit e. - rrota ka marrë një formë më të njohur për ne. Ai tani ka një qendër, buzë dhe fole që i lidhin ato.

1700 para Krishtit e. - u shfaqën rrugët e para të shtruara me trarë druri.

312 para Krishtit e. - në Romën e lashtë u ndërtuan rrugët e para prej guri. Muratura ishte një metër e trashë.

1405 - u shfaqën karrocat e para pranverore me kuaj.

1510 - karroca me kuaj fitoi një trup me mure dhe çati. Pasagjerët patën mundësinë të mbrohen nga moti i keq gjatë udhëtimit.

1526 - Shkencëtari dhe artisti gjerman Albrecht Durer ka zhvilluar një projekt interesant të një "karroce pa kalë", të mundësuar nga fuqia muskulore e njerëzve. Njerëzit që ecnin përgjatë anës së karrocës rrotulluan doreza të veçanta. Ky rrotullim u transmetua me anë të një ingranazhi krimbi në rrotat e ekuipazhit. Fatkeqësisht, vagoni nuk u bë.

1600 - Simon Stevin ndërton një jaht mbi rrota, i shtyrë nga forca e erës. Ajo u bë modeli i parë i karrocës pa kuaj.

1610 - Karrocat iu nënshtruan dy përmirësimeve të rëndësishme. Së pari, rripat jo të besueshëm dhe shumë të butë, që tronditën pasagjerët gjatë udhëtimit, u zëvendësuan me susta çeliku. Së dyti, parzmore e kalit është përmirësuar. Tani kali e tërhoqi karrocën jo me qafë, por me gjoks.

1649 - U kaluan testet e para për përdorimin e një suste të përdredhur më parë nga një person si forcë lëvizëse. Karroca e drejtuar nga pranvera u ndërtua nga Johann Houch në Nuremberg. Megjithatë, historianët e vënë në dyshim këtë informacion, pasi ekziston një version që në vend të një suste të madhe, brenda karrocës ishte ulur një burrë, i cili vuri në lëvizje mekanizmin.

1680 - shembujt e parë të transportit publik të kuajve u shfaqën në qytetet e mëdha.

1690 Stephan Farffler nga Nuremberg shpik një karrocë me tre rrota që lëviz me dy doreza të rrotulluara me duar. Falë kësaj lëvizjeje, projektuesi i vagonit mund të lëvizte nga një vend në tjetrin pa ndihmën e këmbëve të tij.

1698 - Anglezi Thomas Severi ndërton bojlerin e parë me avull.

1741 - Mekaniku autodidakt rus Leonty Lukyanovich Shamshurenkov i dërgoi kancelarisë provinciale të Nizhny Novgorod një "raport" me një përshkrim të "karrocës me rrota që drejton vetë".

1769 - Shpikësi francez Cugno ndërton motorin e parë me avull në botë.

1784 James Watt ndërton motorin e parë me avull.

1791 - Ivan Kulibin projektoi një karrocë vetëlëvizëse me tre rrota që mund të strehonte dy pasagjerë. Ngasja u krye duke përdorur një mekanizëm pedale.

1794 - Motori me avull i Cugno-s iu dorëzua "depove të makinave, veglave, modeleve, vizatimeve dhe përshkrimeve të të gjitha llojeve të arteve dhe zanateve" si një tjetër kuriozitet mekanik.

1800 - ekziston një mendim se ishte në këtë vit që biçikleta e parë në botë u ndërtua në Rusi. Autori i saj ishte bujkrobi Efim Artamonov.

1808 - Biçikleta e parë franceze u shfaq në rrugët e Parisit. Ishte prej druri dhe përbëhej nga një shirit tërthor që lidhte dy rrota. Ndryshe nga biçikleta moderne, ajo nuk kishte timonë apo pedale.

1810 - Industria e karrocave filloi të shfaqej në Amerikë dhe Evropë. Në qytetet e mëdha u shfaqën rrugë të tëra dhe madje lagje të banuara nga karrocierët mjeshtër.

1816 - Shpikësi gjerman Karl Friedrich Dreis ndërton një makinë që i ngjan një biçiklete moderne. Sapo u shfaq në rrugët e qytetit, mori emrin "makinë vrapuese", pasi pronari i saj, duke u larguar me këmbë, në fakt vrapoi përgjatë tokës.

1834 - një ekuipazh lundrimi i projektuar nga M. Hakuet u testua në Paris. Ky ekuipazh kishte një direk 12 m të lartë.

1868 - Besohet se këtë vit francezi Erne Michaud krijoi prototipin e motoçikletës moderne.

1871 - Shpikësi francez Louis Perrault zhvillon motorin me avull për biçikletën.

1874 - një traktor me rrota me avull u ndërtua në Rusi. Makina angleze "Evelyn Porter" u përdor si prototip.

1875 - një demonstrim i motorit të parë me avull të Amadeus Bdley u zhvillua në Paris.

1884 - Amerikani Louis Copeland ndërton një motoçikletë me një motor me avull të montuar mbi rrotën e përparme. Ky dizajn mund të përshpejtojë në 18 km / orë.

1901 - një makinë traget pasagjerësh e fabrikës së biçikletave në Moskë "Dux" u ndërtua në Rusi.

1902 - Leon Serpollet në një nga makinat e tij me avull vendosi një rekord botëror të shpejtësisë prej 120 km / orë.

Një vit më vonë, ai vendosi një rekord tjetër - 144 km / orë.

1905 - Amerikani F. Marriott tejkaloi shpejtësinë prej 200 km në një makinë me avull.

1.2 Avullimotorri

Motor me avull. Avulli i prodhuar nga ngrohja e ujit përdoret për lëvizje. Në disa motorë, avulli i detyron pistonët në cilindra të lëvizin. Kjo krijon një lëvizje reciproke. Mekanizmi i lidhur zakonisht e shndërron atë në lëvizje rrotulluese. Në lokomotivat me avull (lokomotiva) përdoren motorë pistoni. Si motorë përdoren edhe turbinat me avull, të cilat drejtpërdrejt japin lëvizje rrotulluese duke rrotulluar një sërë rrotash me tehe. Turbinat me avull drejtojnë gjeneratorët e termocentraleve dhe helikat e anijeve. Në çdo motor me avull, nxehtësia e krijuar nga ngrohja e ujit në një kazan me avull (bojler) shndërrohet në energji lëvizjeje. Nxehtësia mund të furnizohet nga djegia e karburantit në një furre ose nga një reaktor bërthamor. E para në historinë e motorëve me avull ishte një lloj pompë, me ndihmën e së cilës ata pomponin ujin që përmbyti minierat. Ajo u shpik në 1689 nga Thomas Savery. Në këtë makinë, shumë të thjeshtë në dizajn, avulli kondensohej duke u kthyer në një sasi të vogël uji dhe për shkak të kësaj u krijua një vakum i pjesshëm, për shkak të të cilit uji thithej nga boshti. Në 1712, Thomas Newcomen shpiku një pompë pistoni të drejtuar me avull. Në vitet 1760. James Watt përmirësoi dizajnin e Newcomen dhe krijoi motorë me avull shumë më efikas. Ata u përdorën shpejt në fabrika për të fuqizuar veglat e makinerive. Në 1884, inxhinieri anglez Charles Parsone (1854-1931) shpiku turbinën e parë praktike me avull. Projektimet e tij ishin aq efikase sa që shpejt zëvendësuan motorët me avull reciproke në termocentralet. Përparimi më befasues në fushën e motorëve me avull ka qenë krijimi i një motori me avull mikroskopik, plotësisht të mbyllur, që funksionon. Shkencëtarët japonezë e krijuan atë duke përdorur teknika të përdorura për të bërë qarqe të integruara. Një rrymë e vogël që rrjedh nëpër elementin e ngrohjes elektrike e shndërron pikën e ujit në avull, i cili drejton pistonin. Tani shkencëtarët duhet të zbulojnë se në cilat fusha mund të gjejë zbatim praktik kjo pajisje.

Revolucioni industrial filloi në mesin e shekullit të 18-të. në Angli me shfaqjen dhe futjen e makinave teknologjike në prodhimin industrial. Revolucioni industrial përfaqësoi zëvendësimin e prodhimit manual, artizanal dhe fabrikues me prodhimin e fabrikës me bazë makinerie.

Rritja e kërkesës për makina që nuk ndërtoheshin më për çdo objekt specifik industrial, por për tregun dhe u bënë mall, çoi në shfaqjen e inxhinierisë mekanike, një degë e re të prodhimit industrial. Lindi prodhimi i mjeteve të prodhimit.

Përdorimi i gjerë i makinave teknologjike e bëri plotësisht të pashmangshme fazën e dytë të revolucionit industrial - futjen në prodhim të një motori universal.

Nëse makineritë e vjetra (sferat, çekiçët, etj.), që merrnin lëvizje nga rrotat e ujit, lëviznin ngadalë dhe kishin drejtim të pabarabartë, atëherë të rejat, veçanërisht ato tjerrëse dhe endëse, kërkonin një lëvizje rrotulluese me shpejtësi të madhe. Kështu, kërkesat për karakteristikat teknike të motorit fituan karakteristika të reja: një motor universal duhet të japë punë në formën e një lëvizje rrotulluese të njëanshme, të vazhdueshme dhe uniforme.

Në këto kushte, po shfaqen modele motori që përpiqen të plotësojnë kërkesat urgjente të prodhimit. Më shumë se një duzinë patenta janë lëshuar në Angli për motorë universalë të një larmie të gjerë sistemesh dhe modelesh.

Sidoqoftë, motorët e parë me avull universal që funksionojnë praktikisht konsiderohen si makina të krijuara nga shpikësi rus Ivan Ivanovich Polzunov dhe anglezi James Watt.

Në makinën e Polzunov, avulli nga bojleri përmes tubave me një presion pak më të madh se presioni atmosferik furnizohej në mënyrë alternative në dy cilindra me pistona. Për të përmirësuar vulën, pistonët u përmbytën me ujë. Me anë të shufrave me zinxhirë lëvizja e pistonëve përçohej në shakullin e tre furrave të shkrirjes së bakrit.

Ndërtimi i makinës së Polzunov përfundoi në gusht 1765. Ai kishte një lartësi prej 11 metrash, një kapacitet bojler 7 m, një lartësi cilindri 2,8 metra dhe një fuqi 29 kW.

Makina Polzunov krijoi forcë të vazhdueshme dhe ishte makina e parë universale që mund të përdorej për të drejtuar çdo makineri fabrike.

Watt filloi punën e tij në 1763 pothuajse njëkohësisht me Polzunov, por me një qasje të ndryshme ndaj problemit të motorit dhe në një mjedis tjetër. Polzunov filloi me një deklaratë të përgjithshme energjetike për problemin e zëvendësimit të plotë të termocentraleve hidraulike në varësi të kushteve lokale me një motor ngrohje universale. Watt filloi me detyrën e veçantë të përmirësimit të efikasitetit të motorit Newcomen në lidhje me punën që i ishte besuar si mekanik në Universitetin e Glasgow (Skoci) për të riparuar një model të një uzine me avull që deterizonte.

Motori Watt mori përfundimin e tij përfundimtar industrial në 1784. Në motorin me avull të Watt, dy cilindrat u zëvendësuan me një të mbyllur. Avulli rridhte alternuar në të dy anët e pistonit, duke e shtyrë atë në një drejtim ose në tjetrin. Në një makinë të tillë me veprim të dyfishtë, avulli i shkarkimit u kondensua jo në një cilindër, por në një enë të ndarë prej tij - një kondensator. Shpejtësia e volantit mbahej konstante nga një kontrollues i shpejtësisë centrifugale.

Disavantazhi kryesor i motorëve të parë me avull ishte efikasiteti i tyre i ulët, jo më shumë se 9%.

Specializimi i termocentraleve me avull dhe zhvillimi i mëtejshëm

Makinat me avull

Zgjerimi i fushës së veprimit të motorit me avull kërkonte shkathtësi gjithnjë e më të madhe. Filloi specializimi i termocentraleve. Instalimet e ngritjes së ujit dhe avullit të minierave vazhduan të përmirësoheshin. Zhvillimi i prodhimit metalurgjik stimuloi përmirësimin e instalimeve të ventilatorëve. U shfaqën ventilatorë centrifugale me motorë me avull me shpejtësi të lartë. Termocentralet me avull rrotullues dhe çekiçët me avull filluan të përdoren në metalurgji. Një zgjidhje e re u gjet në 1840 nga J. Nesmith, i cili kombinoi një motor me avull me një çekiç.

Një drejtim i pavarur përbëhej nga lokomotiva - termocentrale të lëvizshme me avull, historia e të cilave fillon në 1765, kur ndërtuesi anglez J. Smeaton zhvilloi një instalim të lëvizshëm. Sidoqoftë, lokomotivat fituan shpërndarje të dukshme vetëm nga mesi i shekullit të 19-të.

Pas vitit 1800, kur mbaroi periudha dhjetëvjeçare e privilegjit të Watt & Bolton, e cila u kishte sjellë partnerëve kapital të jashtëzakonshëm, më në fund shpikësve të tjerë iu dha liria. Pothuajse menjëherë, u zbatuan metoda progresive që nuk përdoreshin nga Watt: presion i lartë dhe zgjerim i dyfishtë. Refuzimi i balancuesit dhe përdorimi i zgjerimit të shumëfishtë të avullit në disa cilindra çoi në krijimin e formave të reja konstruktive të motorëve me avull. Motorët me zgjerim të dyfishtë filluan të merrnin formën e dy cilindrave: presioni i lartë dhe presioni i ulët, ose si një makinë e përbërë me një kënd pykë midis fiksimeve prej 90 °, ose si makina tandem në të cilat të dy pistonët janë montuar në një shufër të përbashkët dhe punojnë në një maniak.

Me rëndësi të madhe për rritjen e efikasitetit të motorëve me avull ishte përdorimi i avullit të mbinxehur që nga mesi i shekullit të 19-të, efekti i të cilit u vu në dukje nga shkencëtari francez G.A. Vajza. Kalimi në përdorimin e avullit të mbinxehur në cilindrat e motorëve me avull kërkoi punë të gjatë në hartimin e bobinave cilindrike dhe mekanizmave të kontrollit të valvulave, zhvillimin e teknologjisë për marrjen e vajrave lubrifikues minerale që mund t'i rezistojnë temperaturave të larta dhe në hartimin e llojeve të reja. të vulave, veçanërisht me ambalazh metalik, në mënyrë që gradualisht të kalohet nga avulli i ngopur në të mbinxehur me një temperaturë prej 200 - 300 gradë Celsius.

Hapi i fundit i madh në zhvillimin e motorëve me piston me avull është shpikja e motorit me avull me rrjedhje direkte, e bërë nga profesori gjerman Stumpf në vitin 1908.

Në gjysmën e dytë të shekullit të 19-të, në thelb të gjitha format konstruktive të motorëve me piston me avull morën formë.

Një drejtim i ri në zhvillimin e motorëve me avull u ngrit kur ato u përdorën si motorë për gjeneratorët elektrikë të termocentraleve nga vitet '80 deri në vitet '90 të shekullit të 19-të.

Motori primar i gjeneratorit elektrik duhej të kishte shpejtësi të lartë, uniformitet të lartë të lëvizjes rrotulluese dhe fuqi në rritje të vazhdueshme.

Aftësitë teknike të një motori me avull pistoni - një motor me avull - i cili ishte një motor universal i industrisë dhe transportit gjatë gjithë shekullit të 19-të, nuk korrespondonin më me nevojat që lindën në fund të shekullit të 19-të në lidhje me ndërtimin e termocentraleve. . Ata mund të kënaqeshin vetëm pas krijimit të një motori të ri të nxehtësisë - një turbinë me avull.

Kaldaja me avull

Kaldaja e parë me avull përdorte avull me presion atmosferik. Prototipet e kaldajave me avull ishin ndërtimi i kazanëve tretës, prej nga lindi termi "kazan", i cili ka mbijetuar deri më sot.

Rritja e fuqisë së motorëve me avull shkaktoi tendencën ende ekzistuese në ndërtimin e bojlerit: një rritje në

kapaciteti i avullit - sasia e avullit të prodhuar nga kaldaja në orë.

Për të arritur këtë qëllim, u instaluan dy ose tre kaldaja për të ushqyer një cilindër. Në veçanti, në 1778, sipas projektit të inxhinierit mekanik anglez D. Smeaton, u ndërtua një njësi me tre kaldaja për të pompuar ujin nga doket e detit Kronstadt.

Megjithatë, nëse rritja e kapacitetit të njësisë së termocentraleve me avull kërkonte një rritje të kapacitetit të avullit të njësive të kaldajave, atëherë për të rritur efikasitetin kërkohej një rritje e presionit të avullit, për çka nevojiteshin kaldaja më të qëndrueshme. Kështu lindi tendenca e dytë dhe ende funksionale në ndërtimin e bojlerit: një rritje e presionit. Nga fundi i shekullit të 19-të, presioni në kaldaja arriti në 13-15 atmosfera.

Kërkesa për rritjen e presionit binte ndesh me dëshirën për të rritur prodhimin e avullit të kaldajave. Një top është forma më e mirë gjeometrike e një ene që mund të përballojë presionin e lartë të brendshëm, jep një sipërfaqe minimale për një vëllim të caktuar dhe një sipërfaqe e madhe nevojitet për të rritur prodhimin e avullit. Më e pranueshme ishte përdorimi i një cilindri - një formë gjeometrike që ndjek topin për sa i përket forcës. Cilindri ju lejon të rrisni sipërfaqen e tij në mënyrë arbitrare duke rritur gjatësinë e tij. Në vitin 1801, O. Ejans në SHBA ndërtoi një kazan cilindrik me një dhomë me djegie të brendshme cilindrike me një presion jashtëzakonisht të lartë për atë kohë prej rreth 10 atmosferash. Në 1824, St. Litvinov në Barnaul zhvilloi një projekt për një termocentral origjinal me avull me një njësi bojleri që kalon një herë, i përbërë nga tuba me dhëmbëza.

Për të rritur presionin e bojlerit dhe prodhimin e avullit, kërkohej një ulje në diametrin (forca) e cilindrit dhe një rritje në gjatësinë e tij (produktiviteti): kaldaja u shndërrua në tub. Kishte dy mënyra për të shtypur njësitë e bojlerit: shtegu i gazit të bojlerit ose hapësira e ujit shtypej. Kështu u përcaktuan dy lloje kaldajash: kaldaja me tuba zjarri dhe me tuba uji.

Në gjysmën e dytë të shekullit të 19-të, u zhvilluan gjeneratorë mjaft të besueshëm të avullit, duke i lejuar ata të kishin një kapacitet avulli deri në qindra ton avull në orë. Kaldaja me avull ishte një kombinim i tubave të çelikut me mure të hollë me diametër të vogël. Me një trashësi muri 3-4 mm, këto tuba mund të përballojnë presione shumë të larta. Performanca e lartë arrihet për shkak të gjatësisë totale të tubave. Nga mesi i shekullit të 19-të, u formua një lloj konstruktiv i bojlerit me avull me një pako tubash të drejtë, pak të prirur të mbështjellë në muret e sheshta të dy dhomave - i ashtuquajturi bojler me tub uji. Nga fundi i shekullit të 19-të, një kazan vertikal me tub uji u shfaq në formën e dy baterive cilindrike të lidhura nga një tufë tubash vertikale. Këta kaldaja me bateritë e tyre përballonin presione më të larta.

Në 1896, kaldaja e V.G. Shukhov u demonstrua në Panairin All-Rus në Nizhny Novgorod. Kaldaja origjinale e palosshme e Shukhov ishte e transportueshme, kishte një kosto të ulët dhe konsum të ulët metali. Shukhov ishte i pari që propozoi një ekran furre, i cili përdoret në kohën tonë. t £ L №№0№lfo 9-1 * # 5 ^^^

Nga fundi i shekullit të 19-të, kaldaja me avull me tub uji bënë të mundur marrjen e një sipërfaqe ngrohëse mbi 500 m dhe një produktivitet prej mbi 20 tonë avull në orë, i cili u rrit 10 herë në mesin e shekullit të 20-të.

Makinat me avull u instaluan dhe shtynë shumicën e lokomotivave me avull nga fillimi i viteve 1800 deri në vitet 1950. Dua të theksoj se parimi i funksionimit të këtyre motorëve ka mbetur gjithmonë i pandryshuar, pavarësisht ndryshimit në dizajnin dhe dimensionet e tyre.

Ilustrimi i animuar tregon se si funksionon motori me avull.

Për të gjeneruar avull të furnizuar në motor, u përdorën kaldaja që funksiononin si në dru ashtu edhe në qymyr dhe në lëndë djegëse të lëngshme.

Masa e parë

Avulli nga kaldaja hyn në dhomën e avullit, nga e cila hyn në pjesën e sipërme (të përparme) të cilindrit përmes valvulës-valvulës së avullit (të shënuar me ngjyrë blu). Presioni i krijuar nga avulli e shtyn pistonin poshtë drejt BDC. Gjatë lëvizjes së pistonit nga TDC në BDC, rrota bën një gjysmë rrotullimi.

Lirimi

Në fund të lëvizjes së pistonit drejt BDC, valvula e avullit zhvendoset, duke lëshuar avullin e mbetur përmes portës së daljes që ndodhet poshtë valvulës. Avulli i mbetur del për të krijuar tingullin karakteristik të motorëve me avull.

Masa e dytë

Në të njëjtën kohë, zhvendosja e valvulës së avullit të mbetur hap hyrjen e avullit në pjesën e poshtme (të pasme) të cilindrit. Presioni i krijuar nga avulli në cilindër e detyron pistonin të lëvizë drejt TDC. Në këtë kohë, rrota bën një gjysmë rrotullim tjetër.

Lirimi

Në fund të lëvizjes së pistonit në TDC, avulli i mbetur lëshohet nga e njëjta dritare e daljes.

Cikli përsëritet përsëri.

Motori me avull ka një të ashtuquajtur. qendra e vdekur në fund të çdo goditjeje ndërsa valvula kalon nga goditja e zgjerimit në dalje. Për këtë arsye, çdo motor me avull ka dy cilindra, të cilët mundësojnë ndezjen e motorit nga çdo pozicion.

Një motor me avull është një motor ngrohjeje në të cilin energjia potenciale e avullit në zgjerim konvertohet në energji mekanike që i jepet konsumatorit.

Le të njihemi me parimin e funksionimit të makinës duke përdorur diagramin e thjeshtuar të Fig. një.

Brenda cilindrit 2 ka një piston 10, i cili mund të lëvizë përpara dhe mbrapa nën presionin e avullit; cilindri ka katër kanale që mund të hapen dhe mbyllen. Dy kanale të sipërme të furnizimit me avull1 dhe3 i lidhur me një tubacion në bojlerin e avullit, dhe përmes tyre avulli i freskët mund të hyjë në cilindër. Nëpërmjet dy pikave të poshtme shkarkohen nga cilindri 9 dhe 11 çifte, të cilat tashmë kanë përfunduar punën.

Diagrami tregon momentin kur kanalet 1 dhe 9 janë të hapura, kanalet 3 dhe11 mbyllur. Prandaj, avulli i freskët nga kaldaja përmes kanalit1 hyn në zgavrën e majtë të cilindrit dhe e lëviz pistonin në të djathtë me presionin e tij; në këtë kohë, avulli i shkarkimit hiqet përmes kanalit 9 nga zgavra e djathtë e cilindrit. Në pozicionin ekstrem të djathtë të pistonit, kanalet1 dhe9 të mbyllura, dhe 3 për hyrjen e avullit të freskët dhe 11 për daljen e avullit të shkarkimit janë të hapura, si rezultat i së cilës pistoni do të lëvizë në të majtë. Kur pistoni është në pozicionin ekstrem majtas, kanalet hapen1 dhe 9 dhe kanalet 3 dhe 11 mbyllen dhe procesi përsëritet. Kështu, krijohet një lëvizje reciproke drejtvizore e pistonit.

Për ta kthyer këtë lëvizje në rrotulluese, përdoret i ashtuquajturi mekanizëm fiksimi. Përbëhet nga një shufër pistoni-4, e lidhur me njërin skaj me pistonin dhe tjetrin në mënyrë rrotulluese, me anë të një rrëshqitësi (kryq) 5 që rrëshqet midis paraleleve udhëzuese, me një shufër lidhëse 6, e cila transmeton lëvizjen në boshtin kryesor. 7 përmes bërrylit ose manivelit të tij 8.

Madhësia e çift rrotullues në boshtin kryesor nuk është konstante. Në të vërtetë, forcaR drejtuar përgjatë kërcellit (Fig. 2) mund të zbërthehet në dy komponentë:TE drejtuar përgjatë shufrës lidhëse, dheN , pingul me rrafshin e paraleleve drejtuese. Forca N nuk ka efekt në lëvizje, por vetëm shtyp rrëshqitësin kundër paraleleve drejtuese. FuqiaTE transmetohet përgjatë shufrës lidhëse dhe vepron në fiksim. Këtu përsëri mund të zbërthehet në dy komponentë: forcaZ , i drejtuar përgjatë rrezes së manivelit dhe duke shtypur boshtin tek kushinetat dhe forcaT pingul me fiksimin dhe bën që boshti të rrotullohet. Madhësia e forcës T përcaktohet duke marrë parasysh trekëndëshin AKZ. Që nga këndi ZAK =? + atëherë

T = K mëkat (? + ?).

Por nga forca e trekëndëshit OCD

K = P / cos ?

Kjo është arsyeja pse

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

Kur makina funksionon për një rrotullim të boshtit, këndet? dhe? dhe forcaR janë vazhdimisht në ndryshim, dhe për këtë arsye madhësia e forcës përdredhëse (tangjenciale).T është gjithashtu e ndryshueshme. Për të krijuar një rrotullim uniform të boshtit kryesor gjatë një rrotullimi, mbi të vendoset një volant i rëndë, për shkak të inercisë së të cilit ruhet një shpejtësi konstante këndore e rrotullimit të boshtit. Në ato momente kur forcaT rritet, nuk mund të rrisë menjëherë shpejtësinë e rrotullimit të boshtit derisa lëvizja e volantit të përshpejtohet, gjë që nuk ndodh menjëherë, pasi volantja ka një masë të madhe. Në ato momente kur puna e bërë nga çift rrotullimiT , puna e forcave të rezistencës të krijuara nga konsumatori bëhet më e vogël, volant përsëri për shkak të inercisë së tij nuk mund të ulë menjëherë shpejtësinë dhe, duke hequr dorë nga energjia e marrë gjatë nxitimit të tij, ndihmon pistonin të kapërcejë ngarkesën.

Në pozicionet ekstreme të pistonit, këndet? +? = 0, pra sin (? +?) = 0 dhe, si rrjedhim, T = 0. Meqenëse nuk ka forcë rrotulluese në këto pozicione, nëse makina do të ishte pa një volant, gjumi do të duhej të ndalonte. Këto pozicione ekstreme të pistonit quhen pozicione të vdekura ose qendra të vdekura. Manivali gjithashtu kalon nëpër to për shkak të inercisë së volantit.

Në pozicionet e vdekura, pistoni nuk vihet në kontakt me kapakët e cilindrit; një e ashtuquajtur hapësirë ​​e dëmshme mbetet midis pistonit dhe kapakut. Vëllimi i hapësirës së dëmshme përfshin gjithashtu vëllimin e kanaleve të avullit nga trupat e shpërndarjes së avullit në cilindër.

Goditje pistoniS quhet rruga që përshkon pistoni kur lëviz nga një pozicion ekstrem në tjetrin. Nëse distanca nga qendra e boshtit kryesor në qendrën e kunjit të fiksimit - rrezja e fiksimit - shënohet me R, atëherë S = 2R.

Vëllimi i punës i cilindrit V h quhet vëllimi i përshkruar nga pistoni.

Zakonisht motorët me avull kanë veprim të dyfishtë (të dyfishtë) (shih Fig. 1). Ndonjëherë përdoren makina me një veprim, në të cilat avulli ushtron presion mbi piston vetëm nga ana e kapakut; ana tjetër e cilindrit mbetet e hapur në makina të tilla.

Në varësi të presionit me të cilin avulli largohet nga cilindri, makinat ndahen në shkarkime, nëse avulli lëshohet në atmosferë, kondensim, nëse avulli del në kondensator (frigorifer, ku ruhet presioni i reduktuar) dhe ngrohje, në të cilën përdoret avulli i shpenzuar në makinë. për çdo qëllim (ngrohje, tharje, etj.)

MOTORI Rrotullues AVULLI dhe MOTORI AXIAL PISTONI AVULLI

Motori rrotullues me avull (motori rrotullues me avull) është një makinë unike me fuqi, zhvillimi i prodhimit të së cilës nuk ka marrë ende zhvillimin e duhur.

Nga njëra anë, modele të ndryshme të motorëve rrotullues ekzistonin në të tretën e fundit të shekullit të 19-të dhe madje funksionuan mirë, duke përfshirë edhe drejtimin e makinave dinamo për të gjeneruar energji elektrike dhe për të furnizuar me energji çdo objekt. Por cilësia dhe saktësia e prodhimit të motorëve të tillë me avull (makinat me avull) ishte shumë primitive, kështu që ata kishin efikasitet të ulët dhe fuqi të ulët. Që atëherë, motorët e vegjël me avull janë bërë një gjë e së kaluarës, por së bashku me motorët me avull realisht joefektiv dhe jopremtues, motorët me avull rrotullues, të cilët kanë perspektiva të mira, kanë kaluar gjithashtu në të kaluarën.

Arsyeja kryesore është se në nivelin e teknologjisë në fund të shekullit të 19-të, nuk ishte e mundur të bëhej një motor rrotullues vërtet cilësor, i fuqishëm dhe i qëndrueshëm.
Prandaj, nga e gjithë shumëllojshmëria e motorëve me avull dhe motorëve me avull, vetëm turbinat me avull me fuqi të madhe (nga 20 MW e lart) kanë mbijetuar të sigurta dhe aktive deri në kohën tonë, të cilat sot përbëjnë rreth 75% të prodhimit të energjisë elektrike në vendin tonë. Turbinat me avull me fuqi të lartë sigurojnë gjithashtu energji nga reaktorët bërthamorë në nëndetëset luftarake që mbajnë raketa dhe në akullthyes të mëdhenj Arktik. Por të gjitha këto janë makina të mëdha. Turbinat me avull humbasin me shpejtësi të gjithë efikasitetin e tyre kur madhësia e tyre zvogëlohet.

…. Kjo është arsyeja pse nuk ka motorë me avull dhe motorë me avull me fuqi nën 2000 - 1500 kW (2 - 1,5 MW), të cilët do të funksiononin në mënyrë efikase me avullin e marrë nga djegia e karburantit të ngurtë të lirë dhe mbetjeve të ndryshme të djegshme të lira.
Është në këtë fushë të zbrazët të teknologjisë në ditët e sotme (dhe absolutisht e zhveshur, por me shumë nevojë për një ofertë produkti në një vend komercial), në këtë vend tregu të makinerive me fuqi të ulët, motorët rrotullues me avull mund dhe duhet të marrin fuqinë e tyre. vend i denjë. Dhe nevoja për to vetëm në vendin tonë - dhjetëra e dhjetëra mijëra ... Sidomos makina të tilla të vogla dhe të mesme të energjisë për gjenerim autonom të energjisë dhe furnizim të pavarur me energji nevojiten nga ndërmarrjet e vogla dhe të mesme në zona të largëta nga qytetet e mëdha dhe termocentrale të mëdha: - në sharra të vogla, miniera të largëta, në kampe fushore dhe parcela pyjore, etj., etj.
…..

..
Le të shohim treguesit që i bëjnë motorët me avull rrotullues më të mirë se kushërinjtë e tyre më të afërt - motorët me avull në formën e motorëve me avull reciproke dhe turbinave me avull.
… — 1) Motorët rrotullues janë makineri të fuqisë me zhvendosje pozitive - ashtu si motorët reciprokë. ato. ato kanë një konsum të vogël avulli për njësi fuqie, sepse avulli furnizohet herë pas here në zgavrat e tyre të punës dhe në pjesë të matura rreptësisht dhe jo në një rrjedhje të bollshme konstante, si në turbinat me avull. Kjo është arsyeja pse motorët me avull rrotullues janë shumë më ekonomikë se turbinat me avull për njësi të fuqisë dalëse.
— 2) Motorët me avull rrotullues kanë një krah aplikimi të forcave të gazit që veprojnë (krahu i çift rrotullues) dukshëm (disa herë) më shumë se motorët me avull me piston. Prandaj, fuqia që ata zhvillojnë është shumë më e lartë se ajo e motorëve me piston me avull.
— 3) Motorët me avull rrotullues kanë një goditje shumë më të madhe se motorët me avull me piston, d.m.th. kanë aftësinë të shndërrojnë pjesën më të madhe të energjisë së brendshme të avullit në punë të dobishme.
— 4) Motorët me avull rrotullues mund të funksionojnë në mënyrë efikase me avull të ngopur (të lagësht), pa vështirësi duke lejuar kondensimin e një pjese të konsiderueshme të avullit me kalimin e tij në ujë direkt në seksionet e punës të motorit rrotullues me avull. Kjo gjithashtu rrit efikasitetin e termocentralit me avull duke përdorur një motor rrotullues me avull.
— 5 ) Motorët me avull rrotullues funksionojnë me shpejtësi 2-3 mijë rpm, që është shpejtësia optimale për prodhimin e energjisë elektrike, në ndryshim nga motorët me piston me shpejtësi shumë të ngadaltë (200-600 rpm) të motorëve tradicionalë me avull të tipit lokomotivë me avull, ose nga turbina me shpejtësi shumë të lartë (10-20 mijë rpm).

Në të njëjtën kohë, teknologjikisht, motorët rrotullues me avull janë relativisht të lehtë për t'u prodhuar, gjë që i bën kostot e prodhimit të tyre relativisht të ulëta. Ndryshe nga turbinat me avull, të cilat janë jashtëzakonisht të shtrenjta për t'u prodhuar.

PRA, PËRMBLEDHJE E SHKURTËR E KËTIJ NENI - Një motor rrotullues me avull është një makinë fuqie me avull shumë efikase për konvertimin e presionit të avullit nga nxehtësia e djegies së karburantit të ngurtë dhe mbetjeve të djegshme në fuqi mekanike dhe energji elektrike.

Autori i kësaj faqeje ka marrë tashmë më shumë se 5 patenta për shpikje në aspekte të ndryshme të projektimit të motorëve rrotullues me avull. Dhe gjithashtu prodhoi një numër motorësh të vegjël rrotullues me fuqi nga 3 në 7 kW. Tani është duke u zhvilluar projektimi i motorëve rrotullues me avull me fuqi nga 100 në 200 kW.
Por motorët rrotullues kanë një "disvantazh gjenerik" - një sistem kompleks vulash, i cili për motorët e vegjël rezulton të jetë shumë kompleks, miniaturë dhe i shtrenjtë për t'u prodhuar.

Në të njëjtën kohë, autori i faqes po zhvillon motorë pistoni boshtor me avull me lëvizje të kundërta të pistonëve. Ky aranzhim është më efikasi në energji për sa i përket ndryshimit të fuqisë nga të gjitha skemat e mundshme për përdorimin e një sistemi pistoni.
Këta motorë në përmasa të vogla janë disi më të lirë dhe më të thjeshtë se motorët rrotullues dhe në to përdoren vulat më tradicionale dhe më të thjeshta.

Më poshtë është një video e përdorimit të një motori boksieri të vogël të kundërt me pistoni.

Aktualisht, po prodhohet një motor i tillë boksieri me pistoni 30 kW. Burimi i motorit pritet të jetë disa qindra mijëra orë pune, sepse rrotullimet e motorit me avull janë 3-4 herë më të ulëta se rrotullimet e motorit me djegie të brendshme, në çiftin e fërkimit "piston-cilindër" - i nënshtruar jon- Azotimi i plazmës në një mjedis vakum dhe fortësia e sipërfaqeve të fërkimit është 62-64 njësi për HRC. Për detaje mbi procesin e ngurtësimit të sipërfaqes me nitridim, shih.

Këtu është një animacion i parimit të funksionimit të një motori të tillë boksieri me piston boshtor me një kundër-lëvizje pistoni, të ngjashëm në paraqitje.