Какие виды двигателей вы знаете 7 класс технология кратко

Обновлено: 02.07.2024

Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику

Зарегистрироваться 15–17 марта 2022 г.

Описание презентации по отдельным слайдам:

Двигатели. Воздушные двигатели. Гидравлические двигатели.

Цель
Знакомство учащихся с двигателями, с воздушными и гидравлическими двигателями.

Двигателем называют устройство, преобразующее какой-либо вид энергии в механическую работу или в энергию другого вида.

В зависимости от вида используемой энергии механическая энергия может быть получена от:
ротора, вращающегося под действием внешних или внутренних сил;
поршня, совершающего воздушно-поступательные движения;
природного источника или аппарата, подающего на рабочий орган поток газа или жидкости;
струи жидкости или газа как источников энергии.

Двигатели приводят в действие все рабочие машины и технологические установки на производстве. Все виды сухопутного, водного, воздушного и космического транспорта оборудованы соответствующими двигателями. Двигатели установлены во многих современных приборах.

Первые двигатели, которые были созданы людьми, преобразовывали кинетическую энергию ветра и движущейся воды в механическую работу. Большое распространение таких двигателей получили в средние века на ветряных мельницах в виде крыльчатки и водяных мельницах в виде водяного колеса.

С развитием науки на смену ветряному и водяному колесам в конце 18 века пришел паровой двигатель, а в 19 веке – двигатель внутреннего сгорания.
В двигателе внутреннего сгорания химическая энергия, полученная от сгорания топлива, превращается в механическую энергию.

Новый этап промышленной революции начался с изобретения электрического двигателя. Его работа основана на том, что при прохождении электрического тока по проводнику вокруг него возникает магнитное поле. Взаимодействуя с другим полем, проводник начинает двигаться.

С середины прошлого века началась эра реактивных и ракетных двигателей.
Тяга реактивного двигателя обеспечивается за счет того, что им с большей скоростью из сопла выбрасывается струя газа или жидкости. Это создает тягу жидкости. Наибольшее распространение получили воздушно-реактивные двигатели.

Профессии и производство
Изобретением, созданием и производством двигателей разных конструкций занимаются:
Инженеры
Инженеры – конструкторы
Технологи
Дизайнеры
Рабочие и техники различных промышленных предприятий
Сотрудники научно – исследовательских организаций

Воздушные двигатели
Работают под действием давления или набегающего потока какого-либо газа, обычно воздуха.
Бывают ветряные и пневматические.

Самый простой ветряной двигатель – парус.

Принцип конструкции ветряного двигателя: на валу закрепляются лопасти – крылья или колесо с лопатками. Набегающий поток воздуха давит на лопасти крыльчатки или лопатки колеса, заставляя вал вращаться.

Пневматические двигатели
Работают на энергии сжатого газа (воздух или углекислый газ)
Предназначены для совершения механической работы
По конструкции бывают поршневые, пластинчатые, турбинные, пневмоцилиндрические

Гидравлические двигатели
Работают с помощью жидкости
Бывают в виде колеса с лопатками или в виде гидротурбины

Гидравлические двигатели вращательных движений называют гидромоторами.
Конструкции гидромоторов бывают:
Шестерённый
Роторный
Пластинчатый
Радиально-поршневой
Поршневой с наклонным блоком

Домашнее задание
Найти и записать в тетради применение воздушных и гидравлических двигателей.

Жизнь людей не возможна без использования различных видов энергии

Двигатель приводит в действие все рабочие части того или иного устройства

Всю историю своего существования люди стремились облегчить труд, создавая разные ДВИГАТЕЛИ — устройства, преобразующие энергию природных явлений (ветра, потоков воды) и энергию материалов (дров, угля, нефти) в другой вид энергии, позволяющий совершать работу за человека.

Эта статья была опубликована в журнале OYLA №7. Оформить подписку на печатную и онлайн-версию можно здесь.

Парус — тоже простейший двигатель, который преобразует движение ветра в движение корабля. Первые паруса были прямыми, и лодки с такими парусами могли двигаться только по ветру. Когда надо было двигаться против ветра, парус снимали и пользовались вёслами.

Потребовалось длительное время, чтобы человек изобрёл паруса, которые позволяли двигаться не только по ветру. Приблизительно в VIII-IX веках в районе Средиземноморья начали использовать латинский (треугольный) парус, хотя изобрели его, скорее всего, арабы.

Как следует из названия, ветряная мельница работает с использованием силы ветра. Ветер заставляет вращаться ветряное колесо, которое состоит из специально сконструированных для этой цели крыльев, закреплённых на оси и расходящихся от неё в разные стороны. Зубчатая передача вращения от ветряка на жернов практически такая же как на водяных мельницах.

Поскольку направление ветра постоянно меняется, то мельница должна поворачиваться вслед ветру. Различают два вида ветряных мельниц. В первом при смене направления ветра поворачивается весь корпус мельницы (столбовки), во втором — лишь головная часть (шатровки).

Вначале люди научились работать с движением воды. Принцип действия водяной мельницы прост: вода падает на лопасти колеса, приводя его во вращение, которое с помощью системы зубчатых передач передаётся на вращающийся жернов.

Но ветер и вода были ненадёжными источниками энергии. Люди не хотели зависеть от капризов природы, поэтому с развитием технологий появились двигатели, использующие энергию природных материалов…

1712 год — англичанин Томас Ньюкомен впервые собрал достаточно совершенный двигатель, работавший на пару.

Принцип действия машины Ньюкомена. В начале цикла груз, прикреплённый к штоку водяного насоса, опускается, тогда поршень, подвешенный на другом конце балансира, начинает подниматься. Машинист открывает кран и пар из котла поступает в цилиндр, после того, как он полностью заполнится, машинист закрывает один кран и открывает другой. Затем в цилиндр впрыскивается холодная вода, охлаждающая пар. В цилиндре возникает вакуум, и под действием атмосферного давления поршень опускается, а груз со штоком поднимается. После чего процесс повторялся, то есть управление машиной осуществлялось вручную.

Горизонтальная паровая машина с парораспределением Зульцера

В 1765 году шотландец Джеймс Уатт совершил настоящую революцию, предложив использовать для движения поршня не вакуум, а силу давления пара.

Принцип действия машины Уатта. Пар подаётся в цилиндр попеременно по разные стороны от поршня, создавая вакуум с противоположной стороны цилиндра. То есть поршень совершает и рабочий, и обратный ход с помощью пара, чего не было в прежних машинах. Это позволяло экономить энергию и, соответственно, топливо. Но управление двигателем всё ещё осуществлялось вручную.

Паровой локомотив

В 1784 году паровая машина Уатта приобрела завершённый вид: в ней появились кривошипно-шатунный механизм и регулятор, которые позволили отказаться от необходимости вручную открывать и закрывать краны, то есть сделали её работу автоматической. Именно эта разработка и стала называться универсальной паровой машиной.

Паровую машину называют ещё тепловым двигателем внешнего сгорания. Изобретатели задались целью сделать паровую машину более компактной и производительной. Самые объёмные и опасные её части — топка и котёл. Нужно сделать так, чтобы топливо сгорало непосредственно в рабочей камере (внутри) двигателя, при этом горение и расширение топлива произведут силу, которая заменит пар. Было бы ещё здорово избавиться от топки и котла.

Принцип действия машины Ленуара. Двигатель работал на светильном газе смеси водорода, метана, угарного газа и других горючих газов. Чтобы светильный газ загорелся, его нужно поджечь. Для зажигания использовались две электрические свечи, ввёрнутые в крышки цилиндра и подсоединённые к электрогенератору. Воспламенение топливной смеси производится электрическим разрядом, возникающим между электродами свечи.

В 1862 году французский изобретатель Бо де Роша создал двигатель внутреннего сгорания с четырёхтактным циклом.

Принцип действия машины Бо де Роша. В одноцилиндровом двигателе полезная работа совершается лишь во время третьего такта. В четырёхцилиндровом двигателе поршни укреплены таким образом, что во время каждого из четырёх тактов один из них находится в стадии рабочего хода. Благодаря этому коленчатый вал получает энергию в четыре раза чаще. При этом увеличивается мощность двигателя и в лучшей степени обеспечивается равномерность вращения вала.

В 1885 году немецкие инженеры Г. Даймлер и его ближайший сотрудник В. Майбах, создали первый в мире мотоцикл и автомобиль на двигателе внутреннего сгорания, использовавшие жидкое топливо — керосин и бензин.

К концу XIX века учёные и инженеры, стремясь упростить двигатель и повысить его КПД, вернулись к идеям создания двигателей на основе турбины. Первый важный шаг в этом направлении сделал шведский инженер Карл Густав Патрик Лаваль в 1889 году. Паровая турбина Лаваля представляет собой колесо с лопатками.

Пар под большим давлением поступает в четыре трубы переменного сечения — сопла Лаваля. В расширяющейся части сопла скорость струи сильно возрастает. Попадая на вогнутые лопатки турбины, струя не просто давит на них, а отражается, создавая реактивную тягу.

В 1884 году английский инженер Парсон получил патент на многоступенчатую реактивную турбину, которую он изобрёл специально для приведения в действие электрогенератора, то есть устройства, вырабатывающего электричество. Это устройство турбины ещё более повысило её КПД. Именно это применение турбин получило самое широкое распространение. Объединение турбины и электрогенератора получило название турбоэлектрогенератора. Турбины также широко используются на кораблях, приводя в действие гребные винты.

История создания двигателей на этом не заканчивается. Существуют ещё разные виды реактивных двигателей. Но об этом в следующий раз.

После прочтения нашего обзора вы будете понимать, как работают восемь типов двигателей в мире.

Двигатель – это агрегат, который может преобразовать одну энергию в механическую. В эту категорию входит множество видов двигателей, начиная от паровых (двигатели внешнего сгорания) и электрических и заканчивая двигателями внутреннего сгорания (бензиновые, дизельные моторы и т. д.). Мы покажем вам восемь самых известных в мире двигателей, а также просто и интуитивно понятно расскажем вам, как они работают, описав принципы их работы.

1. Оппозитный двигатель

В горизонтально противоположном двигателе (оппозитном) поршни двигаются по обеим сторонам коленчатого вала влево и вправо в горизонтальном направлении. В этом случае высота двигателя уменьшена. За счет использования оппозитного двигателя уменьшается центр тяжести транспортного средства – автомобиль движется более плавно. Крутящий момент, создаваемый поршнями с обеих сторон, компенсирует друг друга, значительно уменьшая вибрацию транспортного средства во время движения.

Также подобная конструкция позволяет сделать двигатели высокооборотистыми. Но, несмотря на высокие обороты, оппозитные моторы имеют меньше шума, чем обычные ДВС.

Двигатели с горизонтальным ходом поршней использует компания Porsche почти во всех моделях. Но, например, в Porsche Cayenne и Panamera оппозитные двигатели не применяются.

2. Рядный двигатель

3. Двигатель V-типа (V-образный силовой агрегат)

V-образный двигатель разделяет все цилиндры на две группы друг напротив друга под определенным углом. В итоге мотор образует плоскость под углом. Если посмотреть на этот тип двигателя со стороны, то он будет иметь V-образную форму. V-образные двигатели имеют небольшую высоту и длину. Этот тип моторов удобнее размещать в автомобиле по сравнению с обычными рядными моторами, которые по своим размерам гораздо больше.

В настоящее время во многих автомобилях среднего и люкс-класса используются V-образные двигатели. Чаще всего это 6-цилиндровые силовые агрегаты. Например, такие двигатели стоят на Volkswagen Passat, Audi A6 и Mercedes E-класса AMG.

4. Квазитурбинный двигатель

Квазидвигатель представляет собой модифицированный двигатель, основанный на роторном силовом агрегате. Если в обычном роторном двигателе задействованы три лопасти, то квазидвигатель использует цепной ротор, состоящий из четырех частей. Это беспоршневой роторный мотор с ромбовидным ротором. Преимущество двигателя: это новый тип двигателя небольшого размера, с высокой мощностью, высоким крутящим моментом, который может работать на множестве источников энергии.

В настоящий момент квазидвигатель не используется ни на одном автомобиле, поэтому невозможно проверить, подходит ли он для замены обычных поршневых двигателей внутреннего сгорания или в качестве лучшей альтернативы обычным роторным моторам. Квазидвигатель все еще находится в стадии создания прототипа.

5. Роторный двигатель

Внутреннее пространство корпуса роторного двигателя всегда разделено на три рабочие камеры. Во время движения ротора объем трех рабочих камер постоянно изменяется. Двигатель также имеет четыре такта: впуск, сжатие, сгорание и выпуск последовательно завершаются в циклоидальном цилиндре.

Роторный двигатель сильно отличается от обычных поршневых двигателей внутреннего сгорания. Себестоимость производства роторных моторов существенно больше, также как и их последующее обслуживание и ремонт. Кроме того поршневой двигатель по сравнению с роторным эффективней с точки зрения мощности, веса, выбросов и энергопотребления.

В сочетании с этим, а также в связи со странности технологий роторного двигателя, крупные автомобильные компании пришли к выводу, что использование роторных силовых агрегатов в автопромышленности бессмысленно. Так как роторные моторы не показали своих преимуществ перед обычными, у автомобильных компаний не появилось энтузиазма по их дальнейшей разработке. Только компания Mazda до сих пор тратит огромные деньги на разработку новых поколений роторных моторов.

6. Двигатель Green Steam

Этот мотор может использоваться для воздушных насосов, генераторов, водяных насосов, воздуходувок горячего воздуха, аппаратов дистилляции воды, тепловых насосов, кондиционеров, модельных самолетов и т. д.

Одним из наиболее уникальных преимуществ двигателя является его способность генерировать энергию из тепла двигателей. По существу, отработанное тепло выхлопных газов от двигателя транспортного средства может быть преобразовано в энергию, используемую для некоторых систем охлаждения и насосов транспортного средства. Этот двигатель повысит уровень эффективности любого транспортного средства или системы машины, на которой он установлен.

7. Двигатель Стирлинга

Двигатель Стирлинга относится к типам силовых агрегатов внешнего сгорания. Основан на периодическом нагреве и охлаждении рабочего тела с извлечением энергии из возникающего при этом изменении давления. Принцип работы двигателя Стирлинга заключается в постоянном сжатии рабочего цилиндра, в результате чего происходит нагревание его внутренней части, а затем охлаждение. Из-за перепада давления из цилиндра извлекается энергия, образуемая при изменении давления. Обычно в качестве рабочего тела используется водород или гелий. Но чаще в таких моторах используется воздух.

Двигатели Стирлинга отлично подходят для преобразования тепла в электроэнергию. Например, многие специалисты считают, что эти моторы подходят для солнечных электрических установок.

То есть это идеальные силовые агрегаты для преобразования солнечной энергии в электричество.

8. Радиальный двигатель (звездообразный)

Звездообразный двигатель представляет собой поршневой двигатель внутреннего сгорания, в котором цилиндры расположены вокруг коленчатого вала. Один поршень соединен с коленвалом через главный шатун. Остальные поршни прикреплены через шатуны к кольцам главного ведущего шатуна.

Двигатель преимущественно создан для использования в самолетах. До появления реактивных двигателей в большинстве поршневых авиационных двигателей использовались подобные звездообразные конструкции силовых агрегатов. Эти моторы, как правило, устанавливались на самолеты небольшой дальности. Остальные самолетные моторы имели V-образную форму.

Некоторые современные легкие самолеты до сих пор оснащаются радиальными моторами.

Ряд компаний продолжает строить радиальные системы сегодня. Например, вот современный авиационный радиальный 9-цилиндровый двигатель Веденеев мощностью 360–450 л. с., который в настоящий момент используется на самолетах Яковлева и Сухого.

Читайте также: