موتور بخار یک موتور حرارتی است که در آن انرژی بالقوه بخار در حال انبساط به انرژی مکانیکی داده شده به مصرف کننده تبدیل می شود.

با استفاده از نمودار ساده شده شکل با اصل عملکرد دستگاه آشنا می شویم. 1.

داخل سیلندر 2 یک پیستون 10 است که می تواند تحت فشار بخار به جلو و عقب حرکت کند. سیلندر دارای چهار کانال است که می توانند باز و بسته شوند. دو کانال بخار بالایی1 و3 توسط یک خط لوله به دیگ بخار متصل می شوند و از طریق آنها بخار تازه می تواند وارد سیلندر شود. از طریق دو کلاهک پایینی 9 و 11، جفتی که قبلاً کار را به پایان رسانده است، از سیلندر خارج می شود.

نمودار لحظه ای را نشان می دهد که کانال های 1 و 9 باز هستند، کانال های 3 و11 بسته بنابراین، بخار تازه از دیگ بخار از طریق کانال1 وارد حفره سمت چپ سیلندر می شود و با فشار آن پیستون را به سمت راست حرکت می دهد. در این زمان، بخار خروجی از حفره سمت راست سیلندر از طریق کانال 9 خارج می شود. با موقعیت سمت راست پیستون، کانال ها1 و9 بسته هستند و 3 عدد برای ورودی بخار تازه و 11 عدد برای خروجی بخار اگزوز باز هستند که در نتیجه پیستون به سمت چپ حرکت می کند. در سمت چپ انتهایی پیستون، کانال ها باز می شوند1 و 9 و کانال های 3 و 11 بسته می شوند و این روند تکرار می شود. بنابراین، یک حرکت رفت و برگشتی مستقیم از پیستون ایجاد می شود.

برای تبدیل این حرکت به چرخشی از مکانیزم به اصطلاح میل لنگ استفاده می شود. این شامل یک میله پیستون - 4 است که در یک سر به پیستون متصل می شود، و در طرف دیگر، به صورت محوری، با استفاده از یک لغزنده (تقاطع) 5، کشویی بین موازی های راهنما، با یک میله اتصال 6، که حرکت را به پیستون منتقل می کند. شفت اصلی 7 از طریق زانو یا میل لنگ 8.

مقدار گشتاور روی شفت اصلی ثابت نیست. در واقع، قدرتآر ، در امتداد ساقه (شکل 2)، می تواند به دو جزء تجزیه شود:به هدایت شده در امتداد شاتون، ون , عمود بر صفحه موازی های راهنما. نیروی N هیچ تأثیری بر حرکت ندارد، بلکه فقط لغزنده را در برابر موازی های راهنما فشار می دهد. زوربه در امتداد شاتون منتقل می شود و روی میل لنگ عمل می کند. در اینجا دوباره می توان آن را به دو جزء تجزیه کرد: نیروز هدایت شده در امتداد شعاع میل لنگ و فشار دادن شفت به یاتاقان ها و نیروتی عمود بر میل لنگ و باعث چرخش شفت می شود. بزرگی نیروی T با در نظر گرفتن مثلث AKZ تعیین می شود. از آنجایی که زاویه ZAK = ? +؟، پس

T = K گناه (? + ?).

اما از مثلث OCD قدرت

K= پ/ cos ?

از همین رو

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

در حین کار دستگاه برای یک دور شفت، زوایای? و? و قدرتآر به طور مداوم در حال تغییر هستند، و بنابراین مقدار نیروی پیچشی (مماسی)تی نیز متغیر برای ایجاد چرخش یکنواخت شفت اصلی در طی یک دور چرخش، فلایویل سنگینی بر روی آن نصب می شود که به دلیل اینرسی آن ثابت است. سرعت زاویهایچرخش شفت در آن لحظاتی که قدرتتی افزایش می یابد، نمی تواند بلافاصله سرعت چرخش شفت را افزایش دهد تا زمانی که فلایویل شتاب بگیرد، که فوراً اتفاق نمی افتد، زیرا فلایویل دارای جرم زیادی است. در آن لحظات که اثر تولید شده توسط نیروی پیچشتی ، تبدیل می شود کار کمترنیروهای مقاومت ایجاد شده توسط مصرف کننده، چرخ طیار، دوباره به دلیل اینرسی، نمی تواند بلافاصله سرعت خود را کاهش دهد و با انتشار انرژی دریافتی در طول شتاب، به پیستون کمک می کند تا بر بار غلبه کند.

در موقعیت های افراطی زوایای پیستون؟ +؟ = 0، بنابراین sin (? + ?) = 0 و بنابراین، T = 0. از آنجایی که هیچ نیروی چرخشی در این موقعیت ها وجود ندارد، اگر دستگاه بدون چرخ طیار بود، خواب باید متوقف می شد. به این موقعیت های شدید پیستون، موقعیت های مرده یا نقاط مرده. میل لنگ نیز به دلیل اینرسی فلایویل از آنها عبور می کند.

در موقعیت های مردهپیستون با پوشش سیلندر تماس پیدا نمی کند، فضایی به اصطلاح مضر بین پیستون و پوشش باقی می ماند. حجم فضای مضر نیز شامل حجم کانال های بخار از اندام های توزیع بخار به سیلندر می شود.

سکتهاس به مسیری که پیستون در هنگام حرکت از پیستون طی می کند، می گویند موقعیت افراطیبه دیگری اگر فاصله از مرکز میل اصلی تا مرکز میل لنگ - شعاع میل لنگ - با R نشان داده شود، S = 2R است.

جابجایی سیلندر V ساعت حجم توصیف شده توسط پیستون نامیده می شود.

به طور معمول، موتورهای بخار دارای عملکرد دو طرفه (دو طرفه) هستند (شکل 1 را ببینید). گاهی اوقات از ماشین های تک اثر استفاده می شود که در آنها بخار فقط از طرف پوشش به پیستون فشار وارد می کند. طرف دیگر سیلندر در چنین ماشین هایی باز می ماند.

بسته به فشاری که بخار از سیلندر خارج می‌شود، ماشین‌ها به دو دسته اگزوز تقسیم می‌شوند، در صورت خروج بخار به اتمسفر، متراکم شدن، در صورت ورود بخار به کندانسور (یخچال که در آن فشار کاهش یافته حفظ می‌شود) و استخراج گرما، در که بخار تخلیه شده در دستگاه برای هر منظوری (گرمایش، خشک کردن و غیره) استفاده می شود.

گسترش خود را در آغاز قرن 19 آغاز کرد. و در حال حاضر در آن زمان، نه تنها واحدهای بزرگ برای مقاصد صنعتی، بلکه واحدهای تزئینی نیز ساخته می شد. بیشتر مشتریان آنها اشراف ثروتمندی بودند که می خواستند خود و فرزندانشان را سرگرم کنند. پس از استقرار موتورهای بخار در زندگی جامعه، موتورهای تزئینی به عنوان مدل آموزشی در دانشگاه ها و مدارس مورد استفاده قرار گرفتند.

موتورهای بخار امروزی

در آغاز قرن بیستم، ارتباط موتورهای بخار شروع به کاهش کرد. یکی از معدود شرکت هایی که به تولید مینی موتورهای تزئینی ادامه داد، شرکت بریتانیایی مامود بود که امکان خرید نمونه ای از چنین تجهیزاتی را حتی امروز به شما می دهد. اما هزینه چنین موتورهای بخار به راحتی از دویست پوند تجاوز می کند، که برای چند شب کم نیست. به خصوص برای کسانی که دوست دارند انواع مکانیزم ها را به تنهایی جمع آوری کنند، ایجاد یک ساز ساده بسیار جالب تر است. موتور بخاربا دستان خودت

بسیار ساده. آتش دیگ آب را گرم می کند. تحت تأثیر دما، آب به بخار تبدیل می شود که پیستون را هل می دهد. تا زمانی که آب در مخزن وجود دارد، فلایویل متصل به پیستون می چرخد. این طرح استاندارد یک موتور بخار است. اما شما می توانید یک مدل و یک پیکربندی کاملا متفاوت را مونتاژ کنید.

خب، بیایید از قسمت تئوری به چیزهای هیجان انگیزتر برویم. اگر علاقه مند به انجام کاری با دستان خود هستید و از چنین اتومبیل های عجیب و غریب شگفت زده می شوید، این مقاله برای شما مناسب است که در آن خوشحال خواهیم شد در مورد آن صحبت کنیم. راه های مختلفچگونه یک موتور بخار را با دستان خود مونتاژ کنید. در عین حال، فرآیند ایجاد یک مکانیسم باعث شادی کمتر از راه اندازی آن نمی شود.

روش 1: موتور بخار کوچک DIY

بنابراین، بیایید شروع کنیم. بیایید ساده ترین موتور بخار را با دستان خود جمع کنیم. نقشه ها، ابزار پیچیده و دانش خاصی مورد نیاز نیست.

برای شروع، ما از زیر هر نوشیدنی می گیریم. یک سوم پایین را قطع کنید. از آنجایی که در نتیجه لبه های تیز به دست می آید، آنها باید با انبردست به سمت داخل خم شوند. ما این کار را با احتیاط انجام می دهیم تا خودمان را برش ندهیم. از آنجایی که بیشتر قوطی های آلومینیومی دارای کف مقعر هستند، باید سطح آن را تراز کرد. کافی است آن را محکم با انگشت خود روی سطح سختی فشار دهید.

در فاصله 1.5 سانتی متری از لبه بالایی "شیشه" حاصل، لازم است دو سوراخ در مقابل یکدیگر ایجاد کنید. برای این کار توصیه می شود از سوراخ سوراخ استفاده کنید، زیرا لازم است که قطر آنها حداقل 3 میلی متر باشد. در انتهای شیشه یک شمع تزئینی قرار می دهیم. حالا فویل معمولی میز را برمی داریم، آن را چروک می کنیم و سپس مینی مشعل خود را از هر طرف می بندیم.

مینی نازل

در مرحله بعد، شما باید یک قطعه لوله مسی به طول 15-20 سانتی متر بردارید. مهم است که داخل آن توخالی باشد، زیرا این مورد ما خواهد بود. مکانیسم اصلیحرکت سازه قسمت مرکزیلوله ها 2 یا 3 بار دور مداد پیچیده می شوند، به طوری که یک مارپیچ کوچک به دست می آید.

اکنون باید این عنصر را طوری قرار دهید که محل منحنی مستقیماً بالای فتیله شمع قرار گیرد. برای این کار به لوله شکل حرف "M" می دهیم. در همان زمان، بخش هایی را که از سوراخ های ایجاد شده در بانک پایین می روند، نمایش می دهیم. بنابراین، لوله مسی به طور صلب در بالای فیتیله ثابت می شود و لبه های آن نوعی نازل است. برای اینکه سازه بچرخد، باید انتهای مخالف "عنصر M" را 90 درجه خم کنید. طرف های مختلف. طراحی موتور بخار آماده است.

راه اندازی موتور

شیشه در یک ظرف حاوی آب قرار می گیرد. در این حالت لازم است که لبه های لوله در زیر سطح آن باشد. اگر نازل ها به اندازه کافی بلند نیستند، می توانید وزن کمی به پایین قوطی اضافه کنید. اما مراقب باشید که کل موتور غرق نشود.

حالا باید لوله را با آب پر کنید. برای انجام این کار، می توانید یک لبه را در آب پایین بیاورید، و دومی را مانند یک لوله، هوا بکشید. شیشه را داخل آب فرو می بریم. فتیله شمع را روشن می کنیم. پس از مدتی، آب موجود در مارپیچ به بخار تبدیل می شود که تحت فشار، از انتهای مخالف نازل ها خارج می شود. شیشه با سرعت کافی در ظرف شروع به چرخش می کند. به این ترتیب ما یک موتور بخار خود را انجام دادیم. همانطور که می بینید، همه چیز ساده است.

مدل موتور بخار برای بزرگسالان

حالا بیایید کار را پیچیده کنیم. بیایید بیشتر جمع آوری کنیم موتور جدیبخار خودت انجام بده ابتدا باید یک قوطی رنگ بردارید. باید مطمئن شوید که کاملا تمیز است. روی دیوار به فاصله 2-3 سانتی متر از پایین یک مستطیل به ابعاد 15*5 سانتی متر برش می دهیم ضلع بلند آن به موازات کف شیشه قرار می گیرد. از توری فلزی تکه ای به مساحت 12*24 سانتی متر برش می دهیم از دو سر ضلع بلند 6 سانتی متر اندازه می گیریم این قسمت ها را با زاویه 90 درجه خم می کنیم. ما یک "میز پلت فرم" کوچک به مساحت 12 * 12 سانتی متر با پایه های 6 سانتی متر می گیریم. ساختار حاصل را در پایین قوطی نصب می کنیم.

چندین سوراخ باید در اطراف محیط درب ایجاد شود و به صورت نیم دایره در امتداد نیمی از درب قرار گیرد. مطلوب است که سوراخ ها قطری در حدود 1 سانتی متر داشته باشند که این امر برای اطمینان از تهویه مناسب ضروری است. فضای درون. یک موتور بخار اگر به منبع آتش نرسد نمی تواند خوب کار کند. کافیهوا

عنصر اصلی

از لوله مسی یک مارپیچ درست می کنیم. شما به حدود 6 متر لوله مسی نرم 1/4 اینچی (0.64 سانتی متر) نیاز دارید. از یک انتها 30 سانتی متر اندازه می گیریم، از این نقطه شروع می شود، باید پنج دور یک مارپیچ به قطر 12 سانتی متر بزنید. بقیه لوله به صورت 15 حلقه به قطر 8 سانتی متر خم می شود به این ترتیب باید 20 سانتی متر لوله آزاد در انتهای دیگر باقی بماند.

هر دو سرب از سوراخ های هواکش در درب شیشه عبور داده می شوند. اگر معلوم شد که طول بخش مستقیم برای این کار کافی نیست، می توان یک چرخش مارپیچ را خم کرد. زغال سنگ روی یک سکوی از پیش نصب شده قرار می گیرد. در این مورد، مارپیچ باید درست بالای این سایت قرار گیرد. زغال سنگ به دقت در بین پیچ های خود قرار می گیرد. اکنون بانک می تواند بسته شود. در نتیجه، ما یک جعبه آتش گرفتیم که موتور را تغذیه می کند. موتور بخار تقریباً با دستان خود انجام شده است. کمی ترک کرد.

مخزن آب

اکنون باید یک قوطی رنگ دیگر بردارید، اما اندازه کوچکتر. یک سوراخ به قطر 1 سانتی متر در مرکز درب آن ایجاد می شود.دو سوراخ دیگر در کنار شیشه ایجاد می شود - یکی تقریباً در پایین، دومی - بالاتر، در خود درب.

آنها دو پوسته می گیرند که در مرکز آن سوراخی از قطر لوله مسی ایجاد می شود. 25 سانتی‌متر لوله پلاستیکی در یک پوسته، 10 سانتی‌متر در پوسته دیگر وارد می‌شود، به طوری که لبه آنها به سختی از چوب پنبه‌ها بیرون می‌آید. یک پوسته با یک لوله بلند در سوراخ پایینی یک شیشه کوچک و یک لوله کوتاهتر در سوراخ بالایی وارد می شود. قوطی کوچکتر را روی قوطی بزرگ رنگ قرار می دهیم تا سوراخ پایین در طرف مقابل مجرای تهویه قوطی بزرگ باشد.

نتیجه

نتیجه باید طرح زیر باشد. آب در یک شیشه کوچک ریخته می شود که از طریق سوراخی در ته آن به یک لوله مسی می ریزد. زیر مارپیچ آتشی برافروخته می شود که ظرف مسی را گرم می کند. بخار داغ از لوله بالا می رود.

برای اینکه مکانیسم کامل شود، لازم است به آن متصل شود حد بالاییپیستون لوله مسی و فلایویل. در نتیجه انرژی حرارتی حاصل از احتراق به نیروهای مکانیکی چرخش چرخ تبدیل می شود. مقدار زیادی وجود دارد طرح های مختلفبرای ایجاد چنین موتوری احتراق خارجی، اما در همه آنها دو عنصر همیشه دخیل است - آتش و آب.

علاوه بر این طراحی، می توانید بخار را مونتاژ کنید، اما این ماده برای یک مقاله کاملاً جداگانه است.

اختراع موتورهای بخار نقطه عطفی در تاریخ بشر بود. جایی در اوایل قرن 17-18، کار دستی ناکارآمد، چرخ های آب و مکانیسم های کاملاً جدید و منحصر به فرد - موتورهای بخار - جایگزین شدند. به لطف آنها بود که انقلاب های فنی و صنعتی و در واقع کل پیشرفت بشر امکان پذیر شد.

اما چه کسی ماشین بخار را اختراع کرد؟ بشریت این را مدیون چه کسی است؟ و چه زمانی بود؟ ما سعی خواهیم کرد پاسخی برای همه این سوالات پیدا کنیم.

حتی قبل از دوران ما

تاریخچه خلقت موتور بخاردر قرن های اول قبل از میلاد آغاز می شود. Hero of Alexandria مکانیزمی را توصیف کرد که تنها زمانی شروع به کار کرد که در معرض بخار قرار گرفت. دستگاه توپی بود که نازل هایی روی آن ثابت می شد. بخار به صورت مماس از نازل ها خارج می شد و در نتیجه باعث چرخش موتور می شد. این اولین وسیله ای بود که روی بخار کار می کرد.

خالق موتور بخار (یا بهتر است بگوییم، توربین) تاگی الدینوم (فیلسوف، مهندس و ستاره شناس عرب) است. اختراع او در قرن شانزدهم به طور گسترده در مصر شناخته شد. مکانیسم به صورت زیر ترتیب داده شد: جریان های بخار مستقیماً با تیغه ها به مکانیزم هدایت می شوند و هنگامی که دود می افتد، تیغه ها می چرخند. چیزی مشابه در سال 1629 توسط مهندس ایتالیایی جیووانی برانکا پیشنهاد شد. اشکال اصلی همه این اختراعات نیز بود جریان بالابخار، که به نوبه خود نیاز به انرژی زیادی دارد و توصیه نمی شود. توسعه به حالت تعلیق درآمد، زیرا دانش علمی و فنی آن زمان بشر کافی نبود. علاوه بر این، نیاز به چنین اختراعاتی کاملاً وجود نداشت.

تحولات

تا قرن هفدهم، ایجاد یک موتور بخار غیرممکن بود. اما به محض افزایش سطح توسعه انسانی، اولین نسخه ها و اختراعات بلافاصله ظاهر شدند. اگرچه در آن زمان هیچ کس آنها را جدی نمی گرفت. به عنوان مثال، در سال 1663، یک دانشمند انگلیسی پیش نویس اختراع خود را که در قلعه راگلان نصب کرد، در مطبوعات منتشر کرد. دستگاه او برای بالا بردن آب بر روی دیوارهای برج ها کار می کرد. با این حال، مانند هر چیز جدید و ناشناخته، این پروژه با شک و تردید پذیرفته شد و هیچ حامی برای توسعه بیشتر آن وجود نداشت.

تاریخچه ایجاد ماشین بخار با اختراع ماشین بخار آغاز می شود. در سال 1681، دانشمندی از فرانسه دستگاهی اختراع کرد که آب را از معادن پمپاژ می کرد. در ابتدا از باروت به عنوان نیروی محرکه استفاده می شد و سپس بخار آب جایگزین آن شد. موتور بخار اینگونه متولد شد. دانشمندانی از انگلستان، توماس نیوکومن و توماس سورن سهم بزرگی در بهبود آن داشتند. مخترع خودآموخته روسی ایوان پولزونوف نیز کمک های ارزنده ای ارائه کرد.

تلاش نافرجام پاپین

ماشین بخار اتمسفر، به دور از کامل بودن در آن زمان، جذب شد توجه ویژهدر صنعت کشتی سازی D. Papin آخرین پس انداز خود را صرف خرید یک کشتی کوچک کرد که در آن شروع به نصب یک دستگاه بخار آب بالابر اتمسفر کرد. تولید خود. مکانیسم عمل این بود که با سقوط از ارتفاع، آب شروع به چرخش چرخ ها کرد.

این مخترع آزمایشات خود را در سال 1707 بر روی رودخانه فولدا انجام داد. بسیاری از مردم جمع شدند تا به معجزه نگاه کنند: کشتی بدون بادبان و پارو در امتداد رودخانه حرکت می کند. با این حال، در طول آزمایشات، یک فاجعه رخ داد: موتور منفجر شد و چند نفر جان باختند. مقامات از دست مخترع نگون بخت عصبانی شدند و او را از هرگونه کار و پروژه منع کردند. کشتی مصادره و منهدم شد و خود پاپن چند سال بعد درگذشت.

خطا

کشتی بخار پاپین اصول کارکرد زیر را داشت. در انتهای سیلندر لازم بود مقدار کمی آب بریزید. یک منقل زیر خود سیلندر قرار داشت که برای گرم کردن مایع کار می کرد. هنگامی که آب شروع به جوشیدن کرد، بخار حاصل که منبسط می شد، پیستون را بالا می برد. هوا از فضای بالای پیستون از طریق یک سوپاپ مجهز خارج می شد. پس از جوشاندن آب و شروع ریزش بخار، لازم بود منقل را جدا کرده، دریچه را برای خروج هوا ببندید و دیواره های سیلندر را با آب خنک خنک کنید. به لطف چنین اقداماتی، بخار موجود در سیلندر متراکم شد، خلاء زیر پیستون ایجاد شد و در اثر نیروی فشار اتمسفر، پیستون دوباره به جای اصلی خود بازگشت. در طی حرکت رو به پایین آن و ساخته شد کار مفید. با این حال، راندمان موتور بخار پاپن منفی بود. موتور کشتی بخار بسیار غیراقتصادی بود. و مهمتر از همه، استفاده از آن بسیار پیچیده و ناخوشایند بود. بنابراین اختراع پاپن از همان ابتدا آینده ای نداشت.

پیروان

با این حال، تاریخ ایجاد موتور بخار به همین جا ختم نشد. دانشمند انگلیسی توماس نیوکامن بعدی که در حال حاضر بسیار موفق تر از پاپن بود. او مدتها با تمرکز بر آثار پیشینیان مطالعه کرد نقاط ضعیف. و با استفاده از بهترین کار آنها، دستگاه خود را در سال 1712 ایجاد کرد. موتور بخار جدید (عکس نشان داده شده) به شرح زیر طراحی شده است: یک سیلندر که در وضعیت عمودی قرار داشت و همچنین یک پیستون استفاده شد. این نیوکومن برگرفته از آثار پاپین است. با این حال، بخار قبلاً در دیگ بخار دیگر تشکیل شده بود. چرم کامل در اطراف پیستون ثابت شده بود که سفتی داخل را به میزان قابل توجهی افزایش داد سیلندر بخار. این ماشینهمچنین پارا اتمسفر بود (آب از معدن با کمک فشار اتمسفر بالا آمد). معایب اصلی اختراع حجیم و ناکارآمدی آن بود: دستگاه مقدار زیادی زغال سنگ "خورد". با این حال، مزایای بسیار بیشتری نسبت به اختراع پاپین به همراه داشت. بنابراین تقریباً پنجاه سال است که از آن در سیاه چال ها و معادن استفاده می شود. از آن برای پمپاژ آب های زیرزمینی و همچنین خشک کردن کشتی ها استفاده می شد. سعی کرد ماشین خود را طوری تبدیل کند که امکان استفاده از آن برای تردد وجود داشته باشد. با این حال، تمام تلاش های او ناموفق بود.

دانشمند بعدی که خود را اعلام کرد دی. هال از انگلستان بود. در سال 1736، او اختراع خود را به جهانیان ارائه کرد: یک ماشین بخار-اتمسفر، که دارای چرخ های پارویی به عنوان حرکت دهنده بود. پیشرفت او موفق تر از پاپین بود. بلافاصله چندین کشتی از این دست آزاد شدند. آنها عمدتاً برای یدک کشی کشتی ها، کشتی ها و سایر کشتی ها استفاده می شدند. با این حال، قابلیت اطمینان ماشین بخار-اتمسفر باعث ایجاد اطمینان نمی شود و کشتی ها به عنوان محرک اصلی به بادبان مجهز شده بودند.

و اگرچه هال از پاپن خوش شانس تر بود، اختراعات او به تدریج اهمیت خود را از دست دادند و رها شدند. با این حال، ماشین های بخار-اتمسفر آن زمان دارای کاستی های خاص زیادی بودند.

تاریخچه ایجاد یک موتور بخار در روسیه

پیشرفت بعدی وارد شد امپراتوری روسیه. در سال 1766، اولین موتور بخار در یک کارخانه متالورژی در Barnaul ساخته شد که با استفاده از دمنده های مخصوص، هوا را به کوره های ذوب می رساند. خالق آن ایوان ایوانوویچ پولزونوف بود که حتی برای خدمات به میهن خود درجه افسری نیز دریافت کرد. این مخترع به مافوق خود نقشه ها و نقشه هایی برای یک "ماشین آتشین" که قادر به کار با دم است ارائه کرد.

با این حال، سرنوشت شوخی بی رحمانه ای با پولزونوف انجام داد: هفت سال پس از پذیرفته شدن پروژه او و مونتاژ ماشین، او بیمار شد و در اثر مصرف درگذشت - فقط یک هفته قبل از شروع آزمایشات موتورش. با این حال، دستورات او برای روشن کردن موتور کافی بود.

بنابراین، در 7 آگوست 1766، موتور بخار پولزونوف راه اندازی شد و تحت بار قرار گرفت. اما در نوامبر همان سال خراب شد. دلیل مشخص شد که دیواره های بسیار نازک دیگ بخار است که برای بارگیری در نظر گرفته نشده است. علاوه بر این، مخترع در دستورالعمل خود نوشت که این دیگ فقط در هنگام آزمایش قابل استفاده است. ساخت دیگ بخار جدید به راحتی جواب می دهد، زیرا راندمان موتور بخار Polzunov مثبت بود. برای 1023 ساعت کار، بیش از 14 پوند نقره با کمک آن ذوب شد!

اما با وجود این، هیچ کس شروع به تعمیر مکانیسم نکرد. موتور بخار پولزونوف بیش از 15 سال در یک انبار گرد و غبار جمع می کرد، در حالی که دنیای صنعت ثابت نبود و توسعه یافت. و سپس برای قطعات کاملاً برچیده شد. ظاهراً در آن لحظه روسیه هنوز به موتورهای بخار بزرگ نشده بود.

خواسته های زمانه

در این میان زندگی از پا ننشست. و بشریت دائماً در مورد ایجاد مکانیزمی فکر می کرد که اجازه می دهد به طبیعت دمدمی مزاج وابسته نشویم، بلکه خود سرنوشت را کنترل کنیم. همه می خواستند هر چه زودتر بادبان را رها کنند. بنابراین، مسئله ایجاد مکانیزم بخارمدام در هوا بود در سال 1753، رقابتی بین صنعتگران، دانشمندان و مخترعان در پاریس برگزار شد. آکادمی علوم جایزه ای را به افرادی که می توانند مکانیزمی را ایجاد کنند که بتواند جایگزین نیروی باد شود، اعلام کرد. اما با وجود این واقعیت که ذهن هایی مانند L. Euler، D. Bernoulli، Canton de Lacroix و دیگران در مسابقه شرکت کردند، هیچ کس پیشنهاد معقولی ارائه نکرد.

سالها گذشت. و انقلاب صنعتی کشورهای بیشتری را در بر گرفت. برتری و رهبری در میان دیگر قدرت ها همواره به انگلستان می رسید. در پایان قرن هجدهم، این بریتانیای کبیر بود که مبدع صنایع بزرگ شد و به لطف آن عنوان انحصار جهانی را در این صنعت به دست آورد. سوال در مورد موتور مکانیکیهر روز بیشتر و بیشتر مرتبط می شد. و چنین موتوری ایجاد شد.

اولین موتور بخار در جهان

سال 1784 برای انگلستان و برای کل جهان نقطه عطفی در انقلاب صنعتی بود. و مسئول این کار مکانیک انگلیسی جیمز وات بود. موتور بخاری که او خلق کرد بزرگترین کشف قرن بود.

او برای چندین سال نقشه ها، ساختار و اصول عملکرد ماشین های بخار-اتمسفر را مطالعه کرد. و بر اساس همه اینها به این نتیجه رسید که برای کارایی موتور لازم است دمای آب سیلندر و بخاری که وارد مکانیسم می شود یکسان شود. عیب اصلی ماشین های بخار-اتمسفر نیاز مداوم به خنک کردن سیلندر با آب بود. پرهزینه و ناخوشایند بود.

موتور بخار جدید متفاوت طراحی شده بود. بنابراین، سیلندر در یک ژاکت بخار مخصوص محصور شد. بنابراین وات به حالت گرمای ثابت خود دست یافت. مخترع یک ​​ظرف مخصوص غوطه ور در آب سرد (کندانسور) ساخت. یک استوانه با لوله به آن وصل شده بود. هنگامی که بخار در سیلندر تمام شد، از طریق یک لوله وارد کندانسور شد و دوباره در آنجا به آب تبدیل شد. وات که روی بهبود ماشین خود کار می کرد، یک خلاء در کندانسور ایجاد کرد. بنابراین، تمام بخار خروجی از سیلندر در آن متراکم می شود. به لطف این نوآوری، فرآیند انبساط بخار بسیار افزایش یافت که به نوبه خود امکان استخراج انرژی بسیار بیشتری از همان مقدار بخار را فراهم کرد. اوج موفقیت بود.

خالق موتور بخار نیز اصل تامین هوا را تغییر داد. اکنون بخار ابتدا زیر پیستون افتاد و در نتیجه آن را بالا برد و سپس بالای پیستون جمع شد و آن را پایین آورد. بنابراین، هر دو ضربه پیستون در مکانیزم کار می کند، که حتی قبلا امکان پذیر نبود. و مصرف زغال سنگ برای یک اسب بخاربه ترتیب چهار برابر کمتر از ماشین‌های بخار-اتمسفر بود، چیزی که جیمز وات در تلاش برای رسیدن به آن بود. موتور بخار خیلی سریع ابتدا بریتانیای کبیر و سپس کل جهان را فتح کرد.

"شارلوت دونداس"

پس از اینکه تمام دنیا از اختراع جیمز وات شگفت زده شدند، استفاده گسترده از موتورهای بخار آغاز شد. بنابراین، در سال 1802، اولین کشتی برای یک زوج در انگلستان ظاهر شد - قایق شارلوت دونداس. خالق آن ویلیام سیمینگتون است. این قایق به عنوان یدک کش در طول کانال استفاده می شد. نقش متحرک در کشتی را یک چرخ دست و پا زدن که بر روی عقب نصب شده بود بازی می کرد. این قایق اولین بار آزمایشات را با موفقیت پشت سر گذاشت: دو کشتی عظیم را در 6 ساعت 18 مایل یدک کشید. در همان زمان، باد مخالف به شدت در او دخالت کرد. اما او موفق شد.

و با این حال آن را به حالت تعلیق درآوردند، زیرا می‌ترسیدند که در اثر امواج شدیدی که در زیر چرخ دست و پا ایجاد می‌شد، کناره‌های کانال شسته شود. به هر حال، تست "شارلوت" با حضور مردی برگزار شد که امروز تمام جهان او را خالق اولین کشتی بخار می دانند.

در جهان

یک کشتی ساز انگلیسی از جوانی رویای کشتی با موتور بخار را در سر می پروراند. و حالا رویای او محقق شده است. از این گذشته، اختراع موتورهای بخار انگیزه جدیدی در کشتی سازی بود. فولتون همراه با فرستاده آمريكا، آر. این یک اختراع پیچیده بود که بر اساس ایده یک پارو حرکت می کرد. در امتداد دو طرف کشتی صفحاتی به صورت ردیفی به تقلید از پاروهای زیادی کشیده شده بود. در همان زمان، صفحات گاه و بیگاه با یکدیگر تداخل پیدا کردند و شکستند. امروزه به راحتی می توان گفت که همین اثر را می توان تنها با سه یا چهار کاشی به دست آورد. اما از دیدگاه علم و فناوری آن زمان، دیدن این موضوع غیرواقعی بود. بنابراین کشتی سازان کار بسیار سخت تری داشتند.

در سال 1803 اختراع فولتون به دنیا معرفی شد. کشتی بخار به آرامی و به طور مساوی در امتداد رود سن حرکت می کرد و ذهن و تخیل بسیاری از دانشمندان و شخصیت های پاریس را به خود جلب کرد. با این حال، دولت ناپلئون این پروژه را رد کرد و کشتی سازان ناراضی مجبور شدند به دنبال ثروت خود در آمریکا باشند.

و در اوت 1807، اولین قایق بخار جهان به نام Claremont، که در آن قوی ترین موتور بخار درگیر بود (عکس ارائه شده است)، در امتداد خلیج هادسون رفت. بسیاری در آن زمان به سادگی به موفقیت اعتقاد نداشتند.

کلرمونت اولین سفر خود را بدون بار و بدون مسافر انجام داد. هیچ کس نمی خواست با یک کشتی آتش گیر سفر کند. اما قبلاً در راه بازگشت ، اولین مسافر ظاهر شد - یک کشاورز محلی که شش دلار برای بلیط پرداخت کرد. او اولین مسافر تاریخ شرکت کشتیرانی شد. فولتون به قدری متاثر شد که تمام اختراعاتش را به مجرد یک عمر سوار کرد.

اصل کارکرد موتور بخار

فهرست

حاشیه نویسی

1. بخش نظری

1.1 جدول زمانی

1.2 موتور بخار

1.2.1 دیگ بخار

1.2.2 توربین های بخار

1.3 موتورهای بخار

1.3.1 اولین قایق های بخار

1.3.2 تولد دو چرخ

1.4 استفاده از موتورهای بخار

1.4.1 مزیت موتورهای بخار

1.4.2 کارایی

2. بخش عملی

2.1 ساخت مکانیسم

2.2 راه های بهبود ماشین و کارایی آن

2.3 پرسشنامه

نتیجه

کتابشناسی - فهرست کتب

کاربرد

موتور بخار اقدام مفید

حاشیه نویسی

این اثر علمی مشتمل بر 32 برگه شامل بخش نظری، عملی، کاربرد و نتیجه گیری می باشد. در بخش تئوری، با اصل کارکرد موتورهای بخار و مکانیسم ها، تاریخچه آنها و نقش کاربرد آنها در زندگی آشنا می شوید. بخش عملی جزئیات فرآیند طراحی و آزمایش مکانیسم بخار در خانه را شرح می دهد. این کار علمی می تواند خدمت کند مثال خوبکار و استفاده از انرژی بخار

معرفی

دنیای تسلیم در برابر هر هوسبازی طبیعت، که در آن ماشین‌ها توسط نیروی ماهیچه‌ای یا نیروی چرخ‌های آب و آسیاب‌های بادی به حرکت در می‌آیند - این دنیای فناوری قبل از ایجاد یک موتور بخار بود. در آتش، قادر به جابجایی یک مانع است. به عنوان مثال، یک ورق کاغذ) که در مسیر آن قرار دارد، این باعث می شود که فرد به این فکر کند که چگونه می توان از بخار به عنوان مایع کار استفاده کرد. در نتیجه، پس از آزمایش‌های فراوان، یک موتور بخار ظاهر شد و تصور کنید کارخانه‌هایی با دودکش‌های دودکننده، موتورهای بخار و توربین‌ها، لوکوموتیوهای بخار و کشتی‌های بخار - کل دنیای پیچیده و قدرتمند مهندسی بخار که توسط انسان ایجاد شده است. موتور بخار عملاً فقط موتور جهانیو نقش بزرگی در پیشرفت بشر ایفا کرد.اختراع موتور بخار انگیزه ای برای آن بود پیشرفتهای بعدیوسايل نقليه. برای صد سال او تنها بود موتور صنعتی، تطبیق پذیری که امکان استفاده از آن را در شرکت ها فراهم می کند، راه آهنو در نیروی دریایی اختراع ماشین بخار یک پیشرفت بزرگ است که در آستانه دو دوره قرار داشت. و پس از قرن ها، اهمیت این اختراع به شدت احساس می شود.

فرضیه:

آیا می توان با دستان خود ساخت ساده ترین مکانیسمکار برای یک زوج

هدف کار: طراحی مکانیزمی با قابلیت حرکت روی یک جفت.

هدف پژوهش:

1. ادبیات علمی را مطالعه کنید.

2. طراحی و ساخت ساده ترین مکانیزمی که روی بخار کار می کرد.

3. فرصت هایی را برای افزایش کارایی در آینده در نظر بگیرید.

این اثر علمی به عنوان یک راهنما در درس فیزیک برای دانش آموزان دبیرستانی و علاقه مندان به این موضوع مفید خواهد بود.

1. تی eo آر ه قسمت تیک

موتور بخار - یک موتور پیستونی حرارتی که در آن انرژی پتانسیل بخار آب حاصل از دیگ بخار به کارهای مکانیکیحرکت رفت و برگشتی پیستون یا حرکت چرخشی شفت.

بخار یکی از حامل‌های رایج گرما در سیستم‌های حرارتی با مایع یا سیال عامل گازی گرم شده همراه با آب و روغن‌های حرارتی است. بخار آب دارای چندین مزیت است، از جمله سهولت و انعطاف پذیری در استفاده، سمیت کم، توانایی رساندن به فرآیند تکنولوژیکیمقدار قابل توجهی انرژی می توان از آن در سیستم های مختلفی استفاده کرد که شامل تماس مستقیم مایع خنک کننده با عناصر مختلف تجهیزات است که به طور موثر به کاهش هزینه های انرژی، کاهش انتشار گازهای گلخانه ای و بازپرداخت سریع کمک می کند.

قانون بقای انرژی یک قانون اساسی طبیعت است که به طور تجربی ایجاد شده و شامل این واقعیت است که انرژی یک سیستم فیزیکی جدا شده (بسته) در طول زمان حفظ می شود. به عبارت دیگر، انرژی نمی تواند از هیچ به وجود بیاید و نمی تواند در هیچ جا ناپدید شود، فقط می تواند از شکلی به شکل دیگر منتقل شود. از منظر بنیادی، طبق قضیه نوتر، قانون بقای انرژی نتیجه همگنی زمان است و از این نظر جهانی است، یعنی در سیستم هایی با ماهیت فیزیکی بسیار متفاوت ذاتی است.

1.1 جدول زمانی

4000 سال قبل از میلاد ه. - انسان چرخ را اختراع کرد.

3000 سال قبل از میلاد ه. - اولین جاده ها در روم باستان ظاهر شد.

2000 قبل از میلاد ه. - چرخ برای ما آشناتر شده است. او یک توپی، یک لبه و پره هایی داشت که آنها را به هم وصل می کرد.

1700 قبل از میلاد ه. - اولین جاده های آسفالت شده با بلوک های چوبی ظاهر شد.

312 قبل از میلاد ه. - اولین جاده های آسفالت شده در روم باستان ساخته شد. ضخامت سنگ تراشی به یک متر می رسید.

1405 - اولین کالسکه های بهاری اسب کشیده ظاهر شد.

1510 - کالسکه اسبی بدنه ای با دیوار و سقف به دست آورد. مسافران این فرصت را دارند که در طول سفر از آب و هوای بد محافظت کنند.

1526 - دانشمند و هنرمند آلمانی آلبرشت دورر پروژه جالبی از "گاری بدون اسب" را ایجاد کرد که توسط قدرت عضلانی مردم هدایت می شد. افرادی که در کنار کالسکه راه می رفتند دسته های مخصوصی را می چرخاندند. این چرخش با مکانیسم کرمبه چرخ های کالسکه منتقل می شود. متأسفانه واگن ساخته نشد.

1600 - سایمون استوین یک قایق بادبانی روی چرخ ها ساخت که تحت تأثیر نیروی باد حرکت می کرد. او اولین طرح گاری بدون اسب شد.

1610 - واگن ها دو پیشرفت قابل توجه را تجربه کردند. اولاً کمربندهای غیر قابل اعتماد و خیلی نرمی که در طول سفر مسافران را تکان می دادند با فنرهای فولادی تعویض شدند. در مرحله دوم، مهار اسب بهبود یافته است. حالا اسب کالسکه را نه با گردن، بلکه با سینه می کشید.

1649 - اولین آزمایش ها را در مورد استفاده از فنر که قبلاً توسط یک فرد پیچ ​​خورده بود به عنوان نیروی محرک گذراند. کالسکه فنری توسط Johann Hauch در نورنبرگ ساخته شد. با این حال، مورخان این اطلاعات را زیر سوال می برند، زیرا نسخه ای وجود دارد که به جای یک فنر بزرگ، شخصی در داخل کالسکه نشسته بود که مکانیسم را به حرکت درآورد.

1680 - اینچ کلان شهرهااولین نمونه های حمل و نقل عمومی با اسب ظاهر شد.

1690 - استفان فارفلر از نورنبرگ گاری سه چرخی ایجاد کرد که با کمک دو دسته که توسط دستان چرخانده می شوند حرکت می کند. به لطف این درایو، طراح واگن می توانست بدون کمک پاهای خود از مکانی به مکان دیگر حرکت کند.

1698 - توماس ساوری انگلیسی اولین دیگ بخار را ساخت.

1741 - لئونتی لوکیانوویچ شمشورنکوف، مکانیک خودآموخته روسی، "گزارشی" را در توصیف یک "کالسکه خودگردان" به دفتر استانی نیژنی نووگورود فرستاد.

1769 - مخترع فرانسوی کوگنو اولین ماشین بخار جهان را ساخت.

1784 - جیمز وات اولین موتور بخار را ساخت.

1791 - ایوان کولیبین یک سه چرخ طراحی کرد کالسکه خودکششجا دادن دو مسافر درایو با استفاده از مکانیزم پدال انجام شد.

1794 - موتور بخار کوگنو به عنوان یک کنجکاوی مکانیکی دیگر به "مخزن ماشین آلات، ابزار، مدل ها، نقشه ها و توصیفات انواع هنرها و صنایع دستی" تحویل داده شد.

1800 - این نظر وجود دارد که در این سال بود که اولین دوچرخه جهان در روسیه ساخته شد. نویسنده آن سرف یفیم آرتامونوف بود.

1808 - اولین دوچرخه فرانسوی در خیابان های پاریس ظاهر شد. از چوب ساخته شده بود و از یک میله متقاطع تشکیل شده بود که دو چرخ را به هم وصل می کرد. برخلاف دوچرخه مدرن، هیچ دسته یا پدال نداشت.

1810 - صنعت حمل و نقل در آمریکا و کشورهای اروپایی شروع به ظهور کرد. در شهرهای بزرگ، کل خیابان‌ها و حتی محله‌هایی که با مربیان چیره‌دستی پراکنده بودند ظاهر شد.

1816 - مخترع آلمانی کارل فردریش دریس ماشینی شبیه دوچرخه مدرن ساخت. به محض اینکه در خیابان های شهر ظاهر شد ، نام "ماشین در حال اجرا" را دریافت کرد ، زیرا صاحب آن ، با پاهای خود فشار می آورد ، در واقع در امتداد زمین می دوید.

1834 - یک خدمه قایقرانی طراحی شده توسط M. Hakuet در پاریس آزمایش شد. این خدمه دکلی به ارتفاع 12 متر داشتند.

1868 - اعتقاد بر این است که در این سال فرانسوی ارنه میشاد نمونه اولیه موتور سیکلت مدرن را ایجاد کرد.

1871 - مخترع فرانسوی لوئی پررو موتور بخار دوچرخه را ساخت.

1874 - یک تراکتور چرخ بخار در روسیه ساخته شد. به عنوان نمونه اولیه استفاده می شود ماشین انگلیسی"اولین پورتر".

1875 - اولین موتور بخار آمادئوس بدلی در پاریس به نمایش گذاشته شد.

1884 - لویی کاپلند آمریکایی موتورسیکلتی ساخت که روی آن یک موتور بخار در بالای چرخ جلو نصب شده بود. این طراحی می تواند تا 18 کیلومتر در ساعت شتاب بگیرد.

1901 - در روسیه، ماشین بخار مسافربری مسکو کارخانه دوچرخه سازی"دوکس".

1902 - لئون سرپولت در یکی از ماشین های بخار خود رکورد سرعت جهانی - 120 کیلومتر در ساعت را ثبت کرد.

یک سال بعد، او رکورد دیگری را ثبت کرد - 144 کیلومتر در ساعت.

1905 - F. Marriott آمریکایی در ماشین بخاراز سرعت 200 کیلومتر فراتر رفت

1.2 بخار موتور

موتوری که با بخار کار می کند. بخار حاصل از گرم کردن آب برای نیروی محرکه استفاده می شود. در برخی از موتورها، بخار پیستون های سیلندر را مجبور به حرکت می کند. این یک حرکت رفت و برگشتی ایجاد می کند. مکانیسم متصل معمولاً آن را به حرکت چرخشی تبدیل می کند. در لکوموتیوهای بخار (لوکوموتیو) استفاده می شود موتورهای پیستونی. از توربین های بخار نیز به عنوان موتور استفاده می شود که با چرخاندن یک سری چرخ با پره، حرکت چرخشی مستقیم می دهد. توربین های بخار ژنراتورهای برق و پروانه کشتی را به حرکت در می آورند. در هر موتور بخار، گرمای حاصل از گرم کردن آب در دیگ بخار (دیگ بخار) به انرژی حرکتی تبدیل می شود. گرما را می توان از سوختن سوخت در یک کوره یا از یک راکتور هسته ای تامین کرد. اولین موتور بخار در تاریخ نوعی پمپ بود که با کمک آن آب سیل معادن را پمپاژ می کردند. در سال 1689 توسط توماس ساوری اختراع شد. در این دستگاه با طراحی کاملاً ساده، بخار به مقدار کمی آب متراکم می‌شود و به همین دلیل خلأ جزئی ایجاد می‌شود که در نتیجه آب از شفت معدن مکیده می‌شود. در سال 1712 توماس نیوکامن اختراع کرد پمپ پیستونیبخار. در دهه 1760 جیمز وات طراحی نیوکامن را بهبود بخشید و موتورهای بخار بسیار کارآمدتری ایجاد کرد. به زودی از آنها در کارخانه ها برای برق انداختن ماشین ابزار استفاده شد. در سال 1884، مهندس انگلیسی چارلز پارسون (1854-1931) اولین ابزار عملی را اختراع کرد. توربین بخار. طرح های او به قدری کارآمد بودند که به زودی جایگزین موتورهای بخار رفت و برگشتی در نیروگاه ها شدند. شگفت‌انگیزترین دستاورد در زمینه موتورهای بخار، ایجاد یک موتور بخار کاملاً بسته و در حال کار با ابعاد میکروسکوپی بود. دانشمندان ژاپنی آن را با استفاده از تکنیک های مورد استفاده برای ساخت مدارهای مجتمع ایجاد کردند. جریان کمی که از عنصر گرمایش الکتریکی می گذرد، قطرات آب را به بخار تبدیل می کند که پیستون را حرکت می دهد. اکنون دانشمندان باید کشف کنند که این دستگاه در چه زمینه هایی می تواند کاربردهای عملی پیدا کند.

لوکوموتیوهای بخار که در برابر پس زمینه سایر فناوری ها بدوی هستند، هنوز در برخی کشورها استفاده می شوند. آنها لوکوموتیوهای مستقلی هستند که از یک موتور بخار به عنوان موتور استفاده می کنند. اولین چنین لوکوموتیوهایی در قرن نوزدهم ظاهر شدند و بازی کردند نقش کلیدیدر توسعه اقتصاد تعدادی از کشورها.

دستگاه لوکوموتیو بخار به طور مداوم بهبود می یافت و در نتیجه طرح های جدیدی ظاهر شد که بسیار متفاوت از نمونه کلاسیک بود. بنابراین مدل هایی با چرخ دنده، توربین، بدون مناقصه وجود داشت.

اصل عملکرد و دستگاه لوکوموتیو بخار

حتی اگر وجود داشته باشد اصلاحات مختلفطرح های این حمل و نقل، همه آنها دارای سه بخش اصلی هستند:

• موتور بخار؛
• دیگ بخار؛
• خدمه

بخار در دیگ بخار تولید می شود - این واحد است که منبع اصلی انرژی است و بخار سیال اصلی کار است. در یک موتور بخار، آن را به یک رفت و برگشتی تبدیل می کنند حرکت مکانیکیپیستون که به نوبه خود با کمک مکانیزم میل لنگ به یک چرخشی تبدیل می شود. به همین دلیل چرخ های لوکوموتیو می چرخند. بخار همچنین یک پمپ بخار-هوا، یک ژنراتور توربین بخار را به حرکت در می آورد و در سوت استفاده می شود.

خدمه ماشین متشکل از یک چرخ دنده و یک قاب و یک پایه متحرک است. این سه عنصر اصلی ترین عناصر در طراحی یک لوکوموتیو بخار هستند. همچنین، یک مناقصه را می توان به ماشین وصل کرد - واگنی که به عنوان ذخیره زغال سنگ (سوخت) و آب عمل می کند.

دیگ بخار

هنگام در نظر گرفتن دستگاه و اصل عملکرد یک لوکوموتیو بخار، باید با دیگ شروع کنید، زیرا این منبع اولیه انرژی و جزء اصلی این دستگاه است. الزامات خاصی بر این عنصر تحمیل می شود: قابلیت اطمینان و ایمنی. فشار بخار در نصب می تواند به 20 اتمسفر یا بیشتر برسد که عملاً آن را انفجاری می کند. خرابی هر یک از عناصر سیستم می تواند منجر به انفجار شود که دستگاه را از منبع انرژی محروم می کند.

همچنین عنصر داده شدهباید آسان برای مدیریت، تعمیر، نگهداری، انعطاف پذیر باشد، یعنی بتواند با سوخت های مختلف (کم و بیش قدرتمند) کار کند.

فایر باکس

عنصر اصلی دیگ بخار، کوره ای است که در آن سوخت جامد سوزانده می شود که توسط یک تغذیه کننده زغال سنگ تامین می شود. اگر ماشین با سوخت مایع کار کند، از طریق نازل ها تامین می شود. گازهای با دمای بالا که در نتیجه احتراق آزاد می شوند، گرما را از طریق دیواره های جعبه آتش به آب منتقل می کنند. سپس گازها که بیشتر گرمای خود را به تبخیر آب و گرمایش بخار اشباع داده اند، از طریق دودکش و جرقه گیر به اتمسفر تخلیه می شوند.

بخار تشکیل شده در دیگ بخار در بخارشوی هود خشک (در قسمت بالایی) جمع می شود. هنگامی که فشار بخار از 105 Pa بیشتر شود، ویژه است دریچه اطمینانریخته می شود و مازاد آن را در جو رها می کند.

بخار داغ تحت فشار از طریق لوله ها به سیلندرهای موتور بخار می رسد و در آنجا روی پیستون فشار می آورد و مکانیزم میل لنگ، منجر به چرخش محور پیشرو می شود. بخار اگزوز وارد دودکش می شود و در جعبه دود خلاء ایجاد می کند که جریان هوا را به داخل کوره دیگ افزایش می دهد.

طرح کار

یعنی اگر اصل عملکرد را به صورت کلی توصیف کنید، همه چیز بسیار ساده به نظر می رسد. این که طرح دستگاه لوکوموتیو بخار چگونه به نظر می رسد را می توانید در عکس ارسال شده در مقاله مشاهده کنید.

دیگ بخار سوخت را برای گرم کردن آب می سوزاند. آب به بخار تبدیل می شود و با گرم شدن آن، فشار بخار در سیستم افزایش می یابد. وقتی می رسد ارزش بالا، سپس به داخل سیلندر که پیستون ها در آن قرار دارند وارد می شود.

به دلیل فشار روی پیستون ها، محور چرخانده می شود و چرخ ها به حرکت در می آیند. بخار اضافی از طریق یک دریچه ایمنی مخصوص وارد جو می شود. به هر حال، نقش دومی بسیار مهم است، زیرا بدون او دیگ بخار از داخل جدا می شد. دیگ بخار لوکوموتیو به این شکل است.

مزایای

مانند انواع دیگر، آنها دارای مزایا و معایب خاصی هستند. نکات مثبت به شرح زیر است:

1. سادگی طراحی. به دلیل ساختار ساده موتور بخار یک لوکوموتیو بخار و دیگ بخار آن، ایجاد تولید در کارخانه های ماشین سازی و متالورژی دشوار نبود.
2. قابلیت اطمینان در کار این سادگی طراحی فراهم می کند قابلیت اطمینان بالاعملکرد کل سیستم عملا چیزی برای شکستن وجود ندارد، به همین دلیل است که لوکوموتیوهای بخار 100 سال یا بیشتر کار می کنند.
3. کشش قدرتمند هنگام استارت.
4. قابلیت استفاده انواع متفاوتسوخت

قبلاً چیزی به نام "همه چیزخوار" وجود داشت. برای لوکوموتیوهای بخار اعمال شد و امکان استفاده از چوب، ذغال سنگ نارس، زغال سنگ، نفت کوره به عنوان سوخت برای این دستگاه مشخص شد. گاهی اوقات لوکوموتیوها را با ضایعات تولید گرم می کردند: انواع خاک اره، پوسته غلات، تراشه های چوب، دانه های معیوب، روان کننده های استفاده شده.

البته، قابلیت کشش دستگاه کاهش یافت، اما در هر صورت، این امکان صرفه جویی در بودجه قابل توجهی را فراهم کرد، زیرا زغال سنگ کلاسیک گران تر است.

ایرادات

بدون ایراد هم نیست:

1. راندمان پایین. حتی در پیشرفته ترین لوکوموتیوهای بخار، راندمان 5-9٪ بود. این منطقی است، با توجه به راندمان پایین خود موتور بخار (حدود 20٪). ناکارآمدی احتراق سوخت، تلفات حرارتی زیاد در حین انتقال حرارت بخار از دیگ به سیلندرها.
2. نیاز به ذخایر عظیم سوخت و آب. این مشکل به ویژه در هنگام کار با ماشین آلات در مناطق خشک (مثلاً در بیابان ها) که در آن به سختی آب می رسد اهمیت پیدا کرد. البته، لوکوموتیوهای بخار با تراکم بخار اگزوز کمی بعد اختراع شدند، اما این مشکل را به طور کامل حل نکرد، بلکه آن را ساده کرد.
3. خطر آتش سوزی ناشی از آتش باز سوخت سوزان. این عیب در لوکوموتیوهای بخار بدون آتش وجود ندارد، اما برد آنها محدود است.
4. دود و دوده در جو منتشر می شود. این مشکل زمانی جدی می شود که لوکوموتیوهای بخار در محدوده شهرک ها حرکت کنند.
5. شرایط سخت برای خدمه ای که به ماشین سرویس می دهند.
6. پیچیدگی تعمیر. اگر چیزی در دیگ بخار خراب شود، تعمیرات برای مدت طولانی انجام می شود و نیاز به سرمایه گذاری دارد.

علیرغم کاستی ها، لوکوموتیوهای بخار بسیار مورد استقبال قرار گرفتند، زیرا استفاده از آنها به طور قابل توجهی سطح صنعت را بالا برد. کشورهای مختلف. البته امروزه استفاده از این گونه ماشین ها به دلیل وجود تعداد بیشتر مطرح نیست موتورهای مدرن احتراق داخلیو موتورهای الکتریکی با این وجود، این لوکوموتیوهای بخار بودند که پایه و اساس ایجاد حمل و نقل ریلی را گذاشتند.

سرانجام

اکنون ساختار موتور لوکوموتیو، ویژگی های آن، مزایا و معایب عملکرد را می دانید. به هر حال، امروزه این ماشین ها هنوز در خطوط راه آهن کشورهای توسعه نیافته (مثلاً در کوبا) مورد استفاده قرار می گیرند. تا سال 1996 در هند نیز استفاده می شد. که در کشورهای اروپایی، ایالات متحده آمریکا، روسیه، این نوع حمل و نقل تنها در قالب آثار تاریخی و نمایشگاه موزه وجود دارد.