Головна
Банківська справа  |  БЖД  |  Біографії  |  Біологія  |  Біохімія  |  Ботаніка та с/г  |  Будівництво  |  Військова кафедра  |  Географія  |  Геологія  |  Екологія  |  Економіка  |  Етика  |  Журналістика  |  Історія техніки  |  Історія  |  Комунікації  |  Кулінарія  |  Культурологія  |  Література  |  Маркетинг  |  Математика  |  Медицина  |  Менеджмент  |  Мистецтво  |  Моделювання  |  Музика  |  Наука і техніка  |  Педагогіка  |  Підприємництво  |  Політекономія  |  Промисловість  |  Психологія, педагогіка  |  Психологія  |  Радіоелектроніка  |  Реклама  |  Релігія  |  Різне  |  Сексологія  |  Соціологія  |  Спорт  |  Технологія  |  Транспорт  |  Фізика  |  Філософія  |  Фінанси  |  Фінансові науки  |  Хімія

Двигуни внутрішнього згоряння - Наука і техніка

ДВИГУН ВНУТРІШНЬОГО ЗГОРЯННЯ

Один з самих поширених теплових двигунів

- двигун внутрішнього згоряння (ДВС),

існуючий в двох варіантах: у вигляді бензинового ДВС і

дизеля.

Бензиновий ДВС працює на рідкому пальному

(бензині, гасі і т.п.) або на горючому газі

(що зберігається у вусатому вигляді в стальних балонах).

Сьогодні проектуються ДВС, в яких як

пальне буде використовуватися водень.

Основна частина ДВС - одна або декілька циліндрів,

всередині яких відбувається спалення палива. Звідси, до

речі сказати, і назва двигуна.

Всередині циліндра рухається поршень - металевий

Ітакан, оперезаний пружинячими кільцями, які не

Пропускають гази, що утворилися при згорянні палива,

дпромежутки між поршнем і стінками циліндра. Пордвень

забезпечений металевим стержнем - пальцем, який

з'єднує поршень з шатуном. Останній передає

рух поршня колінчастому валу. Верхня частина

циліндра повідомляється з двома клапанами. Через один з

клапанів - впускної - подається горюча суміш, через

інший - випускної - віддаляються продукти згоряння. Тут

же вміщується свічка - пристосування для запалювання

горючої суміші за допомогою електричної іскри.

Найбільше поширення в техніці отримав

чотиритактний ДВС.

1-ий такт - впускання (всмоктування). Відкривається

впускний клапан. Поршень, рухаючись вниз, засмоктує в

циліндр горючу суміш.

2-ой такт - стиснення. Впускний клапан закривається.

Поршень, рухаючись вгору, стискає горючу суміш, яка

при стисненні нагрівається.

3-ий такт - робочий хід. Суміш підпалюється

електричною іскрою свічки. Сила тиску газів

(розжарених продуктів згоряння) штовхає поршень вниз.

Рух поршня передається колінчастому валу, вал

повертається, і тим самим здійснюється корисна

робота. Виконуючи роботу і розширяючись, продукти

згоряння охлаждаться, тиск в циліндрі падає майже

до атмосферного.

4-ий такт - випуск (вихлоп). Відкривається випускний

клапан, відпрацьовані продукти згоряння викидаються

через глушитель в атмосферу.

З чотирьох тактів тільки один - третій - є

робочим. Тому двигун забезпечують маховиком

(інерційним двигуном, що запасає енергію), за рахунок

якого колінчастий вал обертається протягом інших

тактів.

Дизель - інший тип ДВС. Запалення в його

циліндрах відбувається при уприскуванні палива в повітря,

заздалегідь стисле поршнем і, отже,

нагрітий до високої температури. Ця основна відмінність

дизеля від звичайного бензинового двигуна внутрішнього

згоряння. Перший дизельний двигун був побудований в

1897 році німецьким вченим Рудольфом Дизелем

(1858-1913), на ім'я якого і називається.

ТЕПЛОВІ ДВИГУНИ

Використати внутрішню енергію - це означає

здійснити за рахунок неї корисну роботу, тобто

перетворювати внутрішню енергію в механічну. У

найпростішому досвіді, який полягає в тому, що в

пробірку наливають небагато води і доводять її до кипіння

(причому пробірка спочатку закрита пробкою), пробка

під тиском пари, що утворилася підіймається вгору і

вискакує. Іншими словами, енергія палива переходить

у внутрішню енергію пари, а пара, розширяючись,

здійснює роботу, вибиваючи пробку. Так внутрішня

енергія пари перетворюється в кінетичну енергію пробки.

Якщо пробірку замінити міцним металевим

циліндром, а пробку поршнем, який щільно прилягає до

стінок циліндра і здатний вільно переміщатися вдовж

них, то вийде найпростіший тепловий двигун.

Тепловими двигунами називають машини, в яких

внутрішня енергія палива перетворюється в механічну

енергію.

Історія теплових машин йде в далеке минуле

Говорять, ще дві із зайвим тисячі років тому, в III віці

дс нашої ери, великий грецький механік і математик

Архимед побудував гармату, яка стріляла за допомогою

пари. Малюнок гармати Архимеда і її опис були знайдені

через 18 сторіч в рукописах великого італійського

вченого, інженера і художника Леонардо так Вінчи.

Як же стріляла ця гармата? Один кінець стовбура

сильно нагрівали на вогні. Потім в нагріту частину стовбура

наливали воду. Вода вмить випаровувалася і перетворювалася

в пару. Пара, розширяючись, з силою і гуркотом викидав

ядро. Для нас цікаво тут те, що стовбур гармати

являв собою циліндр, по якому як поршень

ковзало ядро.

Приблизно трьома сторіччями пізніше в Александрії -

культурному і багатому місті на африканському побережжі

середземного море- жил і працював видатний вчений

Герон, якого історики називають Героном

Александрійським. Герон залишив декілька творів,

що дійшли до нас, в яких він описав різні машини,

прилади, механізми, відомі в ті часи.

У творах Герона є опис цікавого

приладу, який зараз називають Героновим кулею. Він

являє собою порожнисту залізну кулю, закріплену

так, що може обертатися навколо горизонтальної осі. З

закритого казана з киплячою водою пар по трубці поступає

в кулю, з кулі він виривається назовні через зігнені

трубки, при цьому куля приходить у обертання. Внутрішня

енергія пари перетворюється в механічну енергію

обертання кулі. Геронов куля - це прообраз сучасних

реактивних двигунів.

У той час винахід Герона не знайшов застосування

і залишився тільки забавою. Пройшло 15 сторіч. У

часи нового розквіту науки і техніки, середньовіччя, що наступило

після періоду, про використання

внутрішньої енергії пари задумується Леонардо так Вінчи.

У його рукописах є декілька малюнків із зображенням

циліндра і поршня. Під поршнем в циліндрі знаходиться

вода, а сам циліндр підігрівається. Леонардо так Вінчи

передбачав, що що утворився внаслідок нагріву

води пар, розширяючись і збільшуючись в об'ємі, буде

шукати вихід і штовхати поршень вгору. Під час свого

руху вгору поршень міг би здійснювати корисну роботу

Декілька інакше уявляв собі двигун,

що використовує енергію пари, Джованні Бранка, що жив на

вік ршсе великого Леонардо. Це було колесо з

лопатками, в друге з силою ударяв струмінь пари,

завдяки чому колесо починало обертатися. По суті,

це була перша парова турбіна.

У XVII-XVIII віках над винаходом паровий

машитрудились англійці Томас Севері (1650-1715) і

Томас Ньюкомен (1663-1729), француз Дені Папен

(1647-1714), російський вчений Іван Іванович Повзунів

(1728-1766) і Дрогиє інші.

Папен побудував циліндр, в якому вгору і вниз

вільно переміщався поршень. Поршень був пов'язаний

тросом, перекиненим через блок, з вантажем, який услід

за поршнем також підіймався і опускався. По думці

Папена, поршень можна було зв'язати з якою-небудь

машиною, Наприклад водяним насосом, який став би

гойдати воду. У нижню частину циліндра,

що відкидається насипали порох, який потім підпалювали. Гази, що Утворилися,

прагнучи розширитися, штовхали поршень вгору.

Після отого циліндр і поршень із зовнішньої сторони

обливали диодной водою. Гази в циліндрі охлаждаться, і

їх тиск на поршень меншав. Поршень під

дією власної ваги і зовнішнього атмосферного

тиску опусускался вниз, підіймаючи при цьому вантаж.

Двигун здійснював корисну роботу. Для практичних

цілей він негодился: дуже уже складений був

технологічний цикл його роботи (сыпка і підпалення

пороху, обливання водою, І це протягом всієї

роботи двигуна!). Крім того, застосування подібного

двигуна було далеко не безпечним.

Однак не можна не убачити в першій машині Палена

риси сучасного двигуна внутрішнього згоряння.

У своєму новому двигуні Папен замість пороху

використав воду. Її наливали в циліндр під поршень, а

сам циліндр розігрівали знизу. Пара,

що Утворюється підіймала поршень. Потім циліндр охолоджували, і

пара, що знаходиться в йому конденсувалася - знов

перетворювався у воду. Поршень, як і у разі порохового

двигуна, під дією своєї ваги і атмосферного

тиску опускався вниз. Цей двигун працював краще,

ніж порохової, але для серйозного практичного

використання був також малопридатний: треба було

підводити і відводити вогонь, подавати охолоджену воду,

чекати, поки пара сконденсируется, перекривати воду і т.п.

Всі ці недоліки були пов'язані з тим, що

приготування пари, необхідного для роботи двигуна,

відбувалося в самому циліндрі.

А що коли в циліндр вставляти вже готову пару,

отриману, наприклад, в окремому казані? Тоді

досить було б навперемінно вставляти в циліндр то

пара, то охолоджену воду, і двигун працював би з

більшою швидкістю і меншим споживанням палива.

Про це здогадався сучасник Дені Палена

англієць Томас Севері, що побудував паровий насос для

откачки води з шахти. У його машині приготування пари

відбувалося поза циліндром - в казані.

Услід за Севері парову машину (акже

пристосовану для відкачування води з шахти)

сконструював англійський коваль Томас Ньюкомен. Він

уміло використав багато що з того, що було вигадано до

нього. Ньюкомен взяв циліндр з поршнем Папена, але пара

для підйому поршня отримувала, як і Севері, в окремому

казані.

Машина Ньюкомена, як і всі її попередниці,

працювала переривисто - між двома робочими ходами

поршня була пауза. Висотою вона була з

четырех-пятиэтажный будинок і, отже, виключно

<ненажерлива>: п'ятдесят коней ледве-ледве устигали

підвозити їй паливо. Обслуговуючий персонал складався з

двох чоловік: кочегар безперервно підкидав вугілля в

<ненаситну пащу> топки, а механік управляв кранами,

що вставляють пару і холодну воду в циліндр.

Знадобилося ще 50 років, перш ніж був побудований

універсальний паровий двигун. Це сталося в

Росії, на одній з віддалених її околиць - Алтаї, де в

той час працював геніальний російський винахідник,

солдатський син Іван Повзунів.

Повзунів побудував свою <огнедействующую машину> на

одному з барнаульских заводів. Цей винахід був

справою його життя і, можна сказати, коштувало йому життя, В

квітні 1763 року Повзунів закінчує розрахунки і подає

проект на розгляд. На відміну від парових насосів

Севері і Ньюкомена, об яких Повзунів знав і

нестачі яких ясно усвідомлював, це був проект

універсальної машини безперервної дії. Машина

призначалася для воздуходувных хутер, що нагнітають

повітря в плавильні печі. Головною її особливістю було

те, що робочий вал гойдався безперервно, без неодружених

пауз. Це досягалося тим, що Повзунів передбачив

замість одного Циліндра, як це було в машині

Ньюкомена, два навперемінно працюючих. Поки в одному

циліндрі поршень під дією пари підіймався вгору, в

іншому пара конденсувалася, і поршень йшов вниз. Обидва

поршні були пов'язані одним робочим валом, який вони

по черзі повертали то в одну, то в іншу сторони.

Робочий хід машини здійснювався не за рахунок

атмосферного тиску, як у Ньюкомена, а завдяки

роботі пари в циліндрах.

Навесні 1766-року учні Ползунова, через тиждень

після його смерті (він помер в 38 років), випробували машину.

Вона працювала протягом 43 діб і приводила в рух

мехи трьох плавильних печей. Потім казан дав течу; шкіра,

якою були обтягнуті поршні (тобы зменшити зазор

між стеннкой циліндра і поршнем), истерлась, і машина

зупинилася назавжди. Більше нею ніхто не займався.

Творцем іншого універсального парового

двигуна, який набув широкого поширення,

став англійський механік Джеймс Уатт (1736-1819).

Працюючи над удосконаленням машини Ньюкомена, він в

1784 році побудував двигун, який годився для будь-яких

потреб. Винахід Уатта був прийнятий на ура. У найбільш

розвинених країнах Європи ручний труд на фабриках і

заводах все більше і більше замінювався роботою машин.

Універсальний двигун став необхідний виробництву, і

він був створений.

У двигуні Уатта застосований так званий

кривошипно-шатунный механізм, що перетворює

поворотно-поступальний рух поршня у

обертальний рух колеса.

Вже потім було вигадано <двійчаста дія>

машини: направляючи по черзі пару то під поршень, то

зверху поршня, Уатт перетворив обидва його ходи (верх і

вниз) в робітники. Машина стала могутніше. Пара у верхню і

нижню частини циліндра прямувала спеціальним

парораспределительным механізмом, який згодом

був вдосконалений і названий <золотником>.

Потім Уатт прийшов до висновку, що зовсім не

обов'язково весь час, поки поршень рухається, подавати

в циліндр пару. Досить вставити в циліндр якусь

порцію пари і повідомити поршню рух, а далі ця

пара почне розширятися і переміщувати поршень в крайнє

положення. Це зробило машину економічнішою: менше

було потрібен пара, менше витрачалося палива.

Сьогодні один з самих поширених теплових

двигунів - двигун внутрішнього згоряння (ДВС). Його

встановлюють на автомобілі, кораблі, тракторы,

моторні човни і т.д., у всьому світі нараховуються сотні

мільйонів таких двигунів. Існують два типи

двигунів внутрішнього згоряння - бензиновий ДВС і

дизель (див. Двигун внутрішнього згоряння).

Для оцінки теплового двигуна важливо знати, яку

частину енергії, що виділяється паливом, він перетворює в

корисну роботу. Чим більше ця частина енергії, тим

двигун економічніше.

Для характеристики економічності вводиться поняття

коефіцієнта корисної дії (КПД).

КПД теплового двигуна - це відношення тієї частини

енергії, яка пішла на здійснення корисної роботи

двигуна, до всієї енергії, що виділилася при згорянні

палива.

Перший дизель (1897 р.) мав КПД 22%. Парова

машина Уатта (1768 р.) - 3-4%, сучасний стаціонарний

дизель має КПД 34-44%.
Концепція моніторингу ресурсів підземних вод
В. М. Шестаков, С. А. Брусилівський Моніторинг ресурсів підземних вод є основною частиною гідрогеоекологіческого моніторингу (ГЕМР), який, в свою чергу, це один із напрямків геофізики-екологічного моніторингу, який, за Ю. А. Ізраель , являє собою систему режимно-балансових спостережень, які

Мальта
. Історія Мальтийские острова розташувалися в самому центрі Середземномор'я, між Європою та Африкою. Це був свого роду перехрестя морських шляхів. Так що не дивно, що за довгу історію Мальти тут встигли побувати і фінікійці, і карфагеняни, і римляни, і араби, і нормани. У ті далекі часи володіти

Основи конструювання
"." Програмне зміст курсу. 1. Введення. Роль конструктора в технічному прогресі. Професія - конструктор: кваліфікаційні вимоги; професійні здібності. Обсяг і характер роботи конструктора на промисловому підприємстві. 2. Конструювання як процес. 2.1. Конструювання - вид розумової діяльності

Кодування мовлення
Кодування мовної інформації Вступ Необхідність кодування мовної інформації виникла не так давно, але на сьогоднішній момент, у зв'язку з бурхливим розвитком техніки зв'язку, особливо мобільного зв'язку, вирішення цієї проблеми має велике значення при розробці систем зв'язку. Величезне поширення

Робочі процеси й екологічна безпека автомобільних двигунів
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ РФ Північно - Західний заочний політехнічний інститут КАФЕДРА АВТОМОБІЛЬНОГО ТРАНСПОРТУ Курсова робота З ДИСЦИПЛІНИ: РОБОЧІ ПРОЦЕСИ І ЕКОЛОГІЧНА БЕЗПЕКА АВТОМОБІЛЬНИХ ДВИГУНІВ м заполярних 1998 1. Вступ стор.3 2. ЗАВДАННЯ НА курсового проектування І ВИБІР АНАЛОГА

Багатоконтурна система автоматичного управління шахтними котельними установками
Ткаченко О.Є., студент, Гавриленко Б.В., к.т.н., доц. Донецький національний технічний університет У наш час однією з актуальних проблем, які стоять перед державою є проблема збереження паливних ресурсів. Рішення даного завдання слід шукати в залученні в промислове використання джерел енергії,

Технологічність виробу, її показники та шляхи забезпечення
Технологічність виробу, її показники та шляхи забезпечення Під технологічністю конструкції вироби (ГОСТ 14.205-83) розуміється сукупність властивостей конструкції виробу, які проявляються у можливості оптимальних витрат праці, коштів, матеріалів і часу при технічній підготовці виробництва,

© 2014-2022  8ref.com - українські реферати