0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Короткий ход поршня

Содержание

Короткий ход поршня

Р удольф Дизель родился 18 марта 1858 года в семье Теодора Дизеля и Элис Штробель — эмигрантов из Германии, осевших во Франции и владевших небольшой переплетной мастерской в Париже. С самого раннего детства у Рудольфа проявился интерес к разным машинам и механизмам: излюбленным времяпровождением умного, послушного, аккуратного и трудолюбивого мальчика было посещение парижского Музея искусств и ремесел.

В 1870 году началась Франко-прусская война, и из-за роста антинемецких настроений Дизелям пришлось перебраться в Англию, где вскоре они оказались в нищете. На семейном совете было принято решение отправить Рудольфа в Германию, в семью брата, любезно согласившуюся принять племянника. Дядя Дизеля был профессором и преподавал математику в Королевском земском училище, куда в 1871 году пристроил и Рудольфа, заметив у того склонность к технике, а уже в 1873-м юноша его успешно закончил, опередив по успеваемости всех остальных учеников.

Затем Рудольф отправляется в Аугсбург, в Техническую школу, а через два года досрочно поступает в престижный Королевский баварский политехнический институт в Мюнхене. Во время учебы произошла судьбоносная для Дизеля встреча — его заметил один из преподавателей, профессор Карл фон Линде, помимо научной работы занимавшийся коммерцией, а именно созданием холодильного оборудования. В 1880 году, когда Дизель окончил институт, Линде пригласил его на работу в свою компанию на должность директора парижского филиала. В наше время Linde — одна из крупнейших и авторитетнейших в мире химических компаний, инжиниринговое подразделение которой занимается строительством «под ключ» крупнотоннажных химических производств, в том числе заводов по сжижению природного газа.

Область применения пневматических двигателей, работающих на сжатом воздухе, небольшая. В основном их используют в моделировании, например, на модельках самолётов. Однако в теории двигатели на сжатом воздухе могут использоваться и на мотоциклах, разработки которых можно посмотреть по метке «пневматический мотоцикл».

Принцип работы пневматического двигателя предельно прост и состоится из нескольких этапов: впуск, рабочий ход, выпуск, обратный ход.

Впуск
Когда поршень находится в крайнем верхнем положении, шпилька на поршне открывает шаровой клапан и в цилиндр устремляется сжатый воздух

Рабочий ход
Обеспечивается расширением сжатого воздуха, поршень опускается вниз

Выпуск
Когда поршень идёт вниз, открывается выпускной канал, через который сжатый воздух и выходит из цилиндра

Обратный ход
За счет силы инерции маховика поршень возвращается в крайнее верхнее положение. Цикл завершается и начинается новый.

Анимация работы пневматического двигателя

  • тип двигателя,
  • пневматический двигатель,
  • пневматический,
  • двигатель мотоцикла,
  • мотор мотоцикла,
  • мото двигатель,
  • мотоцикл двигатель,
  • мотоциклетный двигатель,
  • мотоциклетный мотор,
  • типы двигателя,
  • типы мото двигателей,
  • сжатый воздух,
  • двигатель на сжатом воздухе,
  • пневмодвигатель
  • kim
  • Ким
  • 7 февраля 2012 в 19:47
  • 1
  • оценка: +13

    Комментарии ( 32 )

    • Samano312
    • 7 февраля 2012 в 20:10
    • Ответить

    • ArSoron
    • 7 февраля 2012 в 23:10
    • Ответить

    • xmapact
    • 7 февраля 2012 в 23:14
    • Ответить

    • ppc1980
    • 8 февраля 2012 в 11:32
    • Ответить

    • hell_odessa
    • 8 февраля 2012 в 12:29
    • Ответить

    • Andrei-Tulun
    • 9 февраля 2012 в 15:20
    • Ответить

    • Andrei-Tulun
    • 9 февраля 2012 в 15:23
    • Ответить

    • Bars
    • 9 февраля 2012 в 23:58
    • Ответить

    • Sonique
    • 7 февраля 2012 в 23:42
    • Ответить

    • ilya32
    • 8 февраля 2012 в 1:07
    • Ответить

    • Sonique
    • 8 февраля 2012 в 9:32
    • Ответить

    • ilya32
    • 8 февраля 2012 в 10:37
    • Ответить

    • Sonique
    • 8 февраля 2012 в 10:39
    • Ответить

    • borisovich
    • 9 февраля 2012 в 13:01
    • Ответить

    • Sonique
    • 9 февраля 2012 в 13:19

    меня тоже многому чему учили в техноВУЗах, да оказалось, что учили по лекалам и шаблонам

    про КПЭ гуглите, ищите, читайте, интересуйтесь, проверяйте — в наш век информации и технологий весьма стыдно быть скованными цепями мировых финансовых производственных холдингов

    • Ответить

    • borisovich
    • 9 февраля 2012 в 23:37

    Стыдно вместо аргумента давать ссылки в никуда. В наш век информации и технологий это скорее всего означает что собеседник несёт бред.
    Однако чтобы убедиться, всё-таки погуглил, почитал и поинтересовался.
    Во-первых, коэффициенты преобразования энергии используются для оценки работы насосов, а не двигателей. Те, кто этим понятием пытается подменить КПД, уже ведут себя безграмотно и пудрят мозги.
    Во-вторых, работа, в которой КПД называли КПЭ, таки нашлась. Она рассказывает о чудесном агрегате, в котором КПД превышает 1.7, а ещё есть результаты испытаний, в котором показатель достиг величины 10 (. ) и более (. ). Мама дорогая, нужно срочно дать изобретателю все научные премии мира, он научился брать энергию ниоткуда! Только почему-то ни принципиальной схемы, ни этих самых результатов испытаний, которые вроде как есть, изобретатель опубликовать не может. Даже математической выкладки нет. И конечно же, ни одного случая применения в реальном мире. Всё это неиллюзорно намекает на то, что это брехня.
    Ну в-третьих, если к спору о физике процессов примешивается идеология, то это говорит о том, что научные аргументы кончились и надо давить чем-то другим.

    P.S. Для справки, вечный двигатель искали ещё в Древней Греции, а в 1775 году Парижская Академия Наук прекратила рассматривать патенты на них. Однако ж, до сих пор находятся люди, поразительно.

    • Ответить

    • Sonique
    • 10 февраля 2012 в 9:10

    Благодарю!
    В общем я ждал такого ответа, потому как уже давно привык, что большинство собеседников твердо уверены в нынешних непоколебимых постулатах законов физики.
    Ссылки специально не даю, потому как они кажутся бредом для человека с уровнем сознания обывателя.
    Плохо искали, очень плохо.
    Есть факты использования двигателей с очень высоким уровнем КПД и КПЭ в 19-м и 20-м веках, но эта информация тщательно замалчивается и прячется, ибо узнавший ее невольно задается вопросом: «какого мы, живущие в 21-м веке, используем технологии каменной эры?»
    Слегка дам наводки: читайте статьи Капицы (надеюсь этот мировой ученый с именем, не даст вам усомниться), а так же просмотрите патенты Теслы (ну конечно, если сможете в них разобраться)

    Выбираем воздушные компрессоры и аксессуары к ним

    Мастера называют компрессор «комбайном инструментов». Он умеет подкачивать колёса, красить стены и заборы, отмывать каменные полы, продувать систему полива. Заменяет шуруповёрт, шлифовальную машину и множество других инструментов — достаточно докупить пневматические насадки.

    Компрессор работает по такому принципу: накачивает воздух до нужного давления, потом выдаёт мощный поток. Аппарат состоит из насоса, ресивера (бака для сжатого воздуха), системы шлангов и клапанов.

    Обычный бытовой компрессор выглядит как цилиндрический бак на небольших колёсах, сверху на него насажен мотор, сбоку тянутся скрученные спиралью шланги. К свободному концу шланга можно присоединить переходник, а после — любое из устройств, которое работает от сжатого воздуха.

    Использование в быту

    Семь самых популярных способов использования компрессора дома, в гараже или на даче

    1. Подкачка автомобильных и велосипедных шин, мячей, матрацев, надувных бассейнов. Для этого подходят так называемые автомобильные компрессоры — самые миниатюрные и бюджетные модели.
    2. Покраска различных поверхностей. Для этого нужна специальная насадка-пульверизатор, её называют краскопульт. Краскопульт состоит из ёмкости для лака или краски, сопла для разбрызгивания и ручки.
    3. Просушка замков на дверях автомобиля после зимней мойки. Выдув грязи и воды из труб и шлангов.
    4. Подъём автомобилей — пневматический домкрат стоит дешевле гидравлического, а поднимает машины гораздо быстрее.
    5. Очистка любых поверхностей на открытом воздухе струёй воды. Присоединение пистолета превращает компрессор в мини-мойку.
    6. Штукатурка вертикальных поверхностей. К компрессору подключается хоппер-ковш, он ускоряет и облегчает работу. C таким ковшом слой раствора получается более тонким и равномерным, чем при нанесении раствора.
    7. Подключение разнообразного пневмоинструмента, от шуруповёрта до отбойного молотка и шлифовальной машинки. В пневматическом варианте доступен почти весь арсенал инструментов, которые могут понадобиться домашним мастерам. Кроме того, для компрессоров придумали уникальные насадки, к примеру, степлер для забивания скоб, гвоздей и дюбелей.

    Преимущества пневмоинструмента по сравнению с электрическим:

    • небольшой вес — до трёх кг;
    • компактный размер: корпус может быть в два-три раза меньше, чем у электрического аналога;
    • более низкий уровень вибрации;
    • более высокий уровень безопасности;
    • экономия: купить компрессор и набор пневматических насадок обойдётся дешевле, чем приобрести все электрические аналоги;
    • простая конструкция и отсутствие электродвигателей делает «пневмики» более надёжными и долговечными;
    • уникальность некоторых насадок: окраску, забивание дюбелей, накачку шин и прочие работы невозможно выполнить без сжатого воздуха.

    Какие пневматические инструменты можно подключать к компрессорам:

    Если вы выбрали компрессор и планируете активно использовать его в работе, советуем сразу подобрать набор инструментов. В наборе может быть, к примеру:

    • краскопульт;
    • пневмопистолет для продувки шлангов;
    • насадка для накачки шин;
    • пневмопистолет для вязких жидкостей;
    • дополнительный шланг.

    Набор пневмоинструментов Dexter:

    Для присоединения пневмоинструментов к компрессору нужны переходники и соединители. Самый популярный фитинг — переходник с быстросъёмным соединением. Он позволяет подключать пневмоинструмент без потери давления. Механизм надёжен и прост, в народе две его части называют «мама» и «папа».

    Виды компрессоров

    По конструкции компрессоры бывают:

    • поршневыми;
    • центробежными;
    • винтовыми;
    • роторными.

    Могут работать от двигателя внутреннего сгорания, газового или электромотора. По габаритам и условиям эксплуатации бывают переносными, передвижными и стационарными.

    Поршневые компрессоры

    Для домашнего использования больше всего подходят передвижные и переносные поршневые устройства, которые питаются от сети 220 В. Впрочем, иногда электрический мотор могут заменить на бензиновый или дизельный двигатель внутреннего сгорания.

    Поршневые компрессоры работают за счёт циклического движения поршня. Он производит возвратно-поступательные движения и нагнетает воздух.

    Как работает поршневой компрессор:

    Ещё немного технических характеристик. Поршневые компрессоры бывают:

    • по количеству цилиндров: одно-, двух- и многоцилиндровыми;
    • по количеству ступеней сжатия: одно- и двухступенчатые;
    • по расположению цилиндров: рядные, V- и W-образные.

    Для использования дома, в гараже и на даче хватит компрессора мощностью 1,1-3 кВт с давлением сжатого воздуха до 20 атмосфер. Нет смысла покупать аппарат с производительностью выше 300-350 л/мин — этого достаточно, чтобы одновременно подключить к компрессору несколько мощных пневмоинструментов. Оптимальный объём ресивера для домашнего компрессора — 20-50 литров.

    Как устроен типичный поршневой компрессор:

    Преимущества поршневых компрессоров:

    • просты в эксплуатации;
    • не требуют большого расхода электроэнергии;
    • можно подобрать бюджетные модели.

    Поршневые компрессоры могут быть масляными и безмасляными, с прямым и ременным приводом. Самый недорогой и распространённый вариант — масляный компрессор с прямым приводом.

    Масляные и безмасляные компрессоры

    Масляные компрессоры стоят немного дороже безмасляных, а служат гораздо дольше. Работают они так: капли масла разбрызгиваются внутри цилиндрово-поршневой группы и снижают трение.

    Безмасляные компрессоры стоит выбирать:

    • для непродолжительной работы, например, если аппарат нужен вам только для того, чтобы периодически подкачивать шины;
    • если важна чистота сжатого воздуха — например, когда вы используете компрессор для аэрографии.

    Прямой и ременной привод

    Мотор с муфтой может крепиться на одном уровне с поршнем, а может соединяться с ним ременной передачей. Компрессоры с прямым приводом экономичнее ременных, зато ременные дольше служат и тише работают.

    Резюмируем. Выбор компрессора зависит от рабочих задач. Чем больше нагрузки будет приходиться на аппарат, тем мощнее должен быть мотор и объёмнее — ресивер.

    Средние сроки службы разных видов компрессоров:

    Советы по работе с компрессорами

    1. Время работы. Обратите внимание: бытовые компрессоры не подходят для длительного непрерывного использования. Большинство бюджетных моделей рассчитаны на 15-20 минут работы, после этого им нужно «отдохнуть».
    2. Техобслуживание. Компрессор требует периодического обслуживания и ремонта. Важно отслеживать состояние цилиндра и колец. У масляных моделей — периодически менять масло, масляный фильтр и воздушный фильтр, если он есть. Принцип тот же, что и при уходе за личным автомобилем. Частота замены расходников прописывается в техпаспорте.
    3. Средства защиты. Если вы красите что-то с помощью краскопульта и компрессора, помните, что капли и пары краски/лака могут попасть в глаза и лёгкие. Обязательно наденьте очки и маску/респиратор. Другие насадки и инструменты тоже могут требовать защитной одежды, обуви и перчаток.

    Соблюдайте технику безопасности!

    Компрессор с набором насадок — незаменимый инструмент для подкачки колёс, окрашивания больших поверхностей, пристреливания скоб и дюбелей. Он может стать экономичным и безопасным аналогом традиционного набора электроинструментов, начиная от дрели и заканчивая шлифовальной машинкой.

    Мы с вами подробно разобрали, как выбрать компрессор и где его применять. Заходите на сайт в раздел Оборудование для мастерской и приезжайте в гипермаркеты Леруа Мерлен! Будем всегда рады помочь советом.

    Какие бывают двигатели и что они едят

    На сегодняшний день наиболее распространённым двигателем является поршневой двигатель внутреннего сгорания с искровым зажиганием, или Отто-мотор. Он установлен на большинстве автомобилей в мире. Это легкий, дешевый, тихий и хорошо изученный двигатель. Однако человечество постоянно пытается придумать ему альтернативу как по устройству, так и использованию другого рабочего тела – топлива. И иногда у инженеров получаются весьма занятные экземпляры.

    Гибридный двигатель на сжатом воздухе

    В 2013 году французский концерн PSA представил систему Hybrid Air, работающую на сжатом воздухе. Однако они были далеко не первыми. Motor Development International на Женевском автосалоне 2009 года представили пневмоколяску MDI AIRpod и ее более серьезный вариант MDI OneFlowAir. В 2011 году японцы провели тест-драйв концепт-кара Toyota Ku Rin, который проехал 3,2 км на одном «заряде» сжатого воздуха. А в 2012 году Tata Motors представила трехместный и трехколесный автомобиль Tata AIRPod.

    В отличие от предшественников, разработка PSA оказалась элегантнее и проще. Два баллона со сжатым воздухом, компрессор, нагнетающий воздух, и гидравлический мотор, передающий энергию сжатого воздуха в КПП. Система сама пополняла воздушные запасы (например, Tata Airpod требовалось «накачивать» каждые 200 км). Помимо установки со сжатым воздухом, под капотом Hybrid Air предполагалось устанавливать классический 3-цилиндровый двигатель внутреннего сгорания, который бы играл роль насоса и вспомогательного мотора.

    В городе машина с Hybrid Air может до 80% времени ехать только на воздухе, не загрязняя атмосферу. Топливная экономичность варьируется от нулевых значений расхода и выбросов до 2,9 л/100 км и 69 г/км при использовании двигателя внутреннего сгорания соответственно. В компании планировали ставить систему Hybrid Air начиная с 2016 года, но – не сложилось.

    Водородные топливные элементы

    Существует три типа двигателей, использующих водород: одни работают как обычный двигатель внутреннего сгорания, другие – газотурбинные, третьи – агрегаты, использующие химическую реакцию водорода.

    Первый двигатель внутреннего сгорания, работающий на водороде, появился в 1806 году, водород в нем использовался как обычный бензин. Однако использовать такие оригинальные двигатели накладно. В газотурбинных двигателях газ сжимается и нагревается, затем выделяемая энергия преобразуется в механическую. В качестве топлива можно использовать практически любое горючее.

    Но самые интересные из водородных силовых установок – «химические». Концерны BMW и Toyota представили кроссовер i Hydrogen NEXT на базе последнего X5. Его силовая установка состоит из электродвигателя и литий-ионной батареи, стеков с водородными топливными элементами, химического преобразователя и двух баков, в которых под давлением 700 бар хранится 6 кг водорода. Стек специальных ячеек, наполненных водородом, конвертирует химическую энергию газа в электричество, которое аккумулируется в батарее, а она в свою очередь питает электромотор. Электрохимический генератор в составе топливного элемента выдает мощность 125 кВт (170 л.с.), а пиковая мощность силовой установки — 275 кВт (374 л.с.). В качестве топлива используется смесь водорода и кислорода из окружающего воздуха, вместо вредных выбросов система вырабатывает водяной пар. В BMW заявляют, что к 2022 году планируют выпустить первую партию водородомобилей.

    Дизельный двигатель

    Более ста лет назад, 23 февраля 1892 года Рудольф Дизель получил патент на свой двигатель. Принципиальным отличием его двигателя от Отто-мотора было то, что топливо в нем нагревалось быстрым сжатием, а не поджогом. Удивительно, но первые двигатели Дизеля работали на растительных маслах или легких нефтепродуктах. Кроме того, первоначально в качестве идеального топлива он предлагал использовать каменноугольную пыль, так как в Германии не было запасов нефти.

    Спектр видов топлива для дизельных двигателей весьма широк. Сюда включаются все фракции нефтеперегонки от керосина до мазута и ряд продуктов природного происхождения: рапсовое масло, фритюрный жир, пальмовое масло и многие другие. Дизельный двигатель может с определенным успехом работать даже на сырой нефти.

    Кстати, в 1898 году на Путиловском заводе в Петербурге был построен первый в мире «бескомпрессорный нефтяной двигатель высокого давления» – агрегат, аналогичный мотору Дизеля. Наша конструкция оказалась более совершенной и перспективной. Но под давлением владельцев лицензий Дизеля все работы над отечественным аналогом дизельного двигателя были остановлены.

    Роторный двигатель

    Самый престарелый из всех тепловых двигателей именно роторный. С древности известны колеса ветряных и водяных мельниц, которые можно отнести к примитивным роторным двигательным механизмам. В 19 веке стали активно использовать роторные паровые двигатели.

    В 1957 года Феликс Ванкель и Вальтер Фройде показали общественности полностью работоспособный роторно-поршневой двигатель (РПД) внутреннего сгорания. Через 7 лет этот движок установили на спорткар NSU Spider, который стал первым серийником с роторно-поршневой двигатель. Такой двигатель лишен большого количества движущихся частей, он проще, а особая конструкция мотора позволяет осуществить любой 4-тактный цикл Дизеля, Стирлинга или Отто без применения специального механизма газораспределения. Но из-за конструктивных особенностей у роторных двигателей крайне низкий ресурс, высокий расход масла и топлива, хотя и большая отдача с меньшего объема.

    Из-за этих особенностей единственной компанией, которая массово, помимо NSU, выпускала автомобили с роторно-поршневым движком была Mazda. И легендарная Mazda RX-8 была скорее имиджевой моделью, нежели коммерческой. В итоге в начале 2000-х работу с роторно-поршневыми двигателями свернули.

    По материалам портала «Популярная механика»

    На двух колесах

    Чем легче автомобиль на сжатом воздухе, тем он более эффективен в плане эксплуатационных и экономических показателей. Логичный вывод из этого утверждения — почему бы не сделать скутер или мотоцикл?

    Этим озаботился австралиец Дин Бенстед, который в 2011 году продемонстрировал миру кроссовый мотоцикл O2 Pursuit с силовым агрегатом, разработанным фирмой Engineair. Последняя специализируется на уже упомянутых роторных воздушных двигателях разработки Анжело ди Пьетро. По сути, это классической компоновки «ванкели» без сгорания — ротор приводится в движение подачей воздуха в камеры. Бенстед пошел при разработке от обратного. Сперва он заказал Engineair двигатель, а потом построил вокруг него мотоцикл, использовав раму и часть элементов от серийной Yamaha WR250R. Машина получилась на удивление энергоэффективной: на одной заправке она проходит 100 км и в теории развивает максимальную скорость 140 км/ч. Эти показатели, к слову, превышают аналогичные у многих электрических мотоциклов. Бенстед остроумно сыграл на форме баллона, вписав его в раму, — это позволило сэкономить место; двигатель в два раза компактнее своего бензинового собрата, а свободное место позволяет установить второй баллон, увеличив пробег мотоцикла в два раза.

    Но, к сожалению, O2 Pursuit остался лишь одноразовой игрушкой, хотя и был номинирован на престижную изобретательскую премию, учрежденную Джеймсом Дайсоном. Спустя два года идею Бенстеда подхватил другой австралиец, Дарби Бичено, который предложил создать по схожей схеме не мотоцикл, а сугубо городское транспортное средство, скутер. Его EcoMoto 2013 должен быть сделан из металла и бамбука (никакого пластика), но дальше рендеров и чертежей дело пока что не продвинулось.

    Помимо Бенстеда и Бичено, схожую машину в 2010 году построил Эвин И Ян (его проект назывался Green Speed Air Motorcycle). Все три конструктора, к слову, были студентами Королевского технологического института Мельбурна, и потому их проекты схожи, используют один и тот же двигатель и. не имеют шанса на серию, оставаясь исследовательскими работами.

    Закат

    Дизель жил на широкую ногу. Построил в Мюнхене дворец стоимостью 900 тысяч марок, покупал нефтяные участки в Баварии, где, как выяснялось потом, не было нефти, широко и необдуманно спекулировал акциями, вкладывал деньги в католические лотереи. В итоге финансовые дела стали настолько плохи, что, как пишут его биографы, «пришлось рассчитать почти всю прислугу и заложить дом».

    Нервы Дизеля были издерганы постоянными нападками недоброжелателей и конкурентов, среди которых были как малоизвестные инженеры, так и могущественные люди вроде угольных и нефтяных магнатов, постоянно таскавшие его по судам по обвинениям в плагиате и других неблаговидных поступках.

    Характерный пример — намерение его ярого противника профессора Людерса издать книгу под названием «Миф Дизеля», пытаясь доказать, что ничего нового в его изобретении нет, поскольку основа работы его двигателя была известна и раньше, а сам Дизель присвоил себе чужие заслуги.

    Третьи вспоминали «нобелевскую» историю: незадолго до своей смерти, изобретатель обратился с письмом к председателю Нобелевского комитета Эммануилу Нобелю, в котором намекал на возможность получения Нобелевской премии за свое изобретение, рассчитывая, таким образом, поправить свои финансовые дела и заодно напомнив всем о себе. Но тот отказал. И это ввергло Дизеля в пучину черной депрессии.

    К лету 1913 года Дизель стал полным банкротом и, по всей видимости, не видя другого выхода, решился на самоубийство. На это указывает его странное поведение: сначала он вместе с женой объехал всю Европу, как будто прощаясь с ней. Когда он погиб, его жена вспомнила странную фразу, которую он как-то обронил: «Мы можем попрощаться с этими местами. Больше мы их никогда не увидим». Затем он поехал в Баварские Альпы, где участвовал в опасных горных путешествиях и рискованных мероприятиях.

    29 сентября 1913 года, в Антверпене 55-летний Рудольф Дизель и еще двое его друзей сели на паром «Дрезден», идущий в Англию, где он собирался работать инженером-консультантом на одном из двигателестроительных заводов. И ночью пропал. А через десять дней в Северном море рыбаки выловили труп. В одежде были найдены некоторые личные вещи, и сын Дизеля подтвердил, что они принадлежали его отцу.

    Преимущества воздуха

    Пневматический двигатель (или, как говорят, пневмоцилиндр) преобразует энергию расширяющегося воздуха в механическую работу. По принципу действия он аналогичен гидравлическому. «Сердце» пневмодвигателя — поршень, к которому прикреплен шток; вокруг штока навита пружина. Воздух, поступающий в камеру, с увеличением давления преодолевает сопротивление пружины и перемещает поршень. На фазе выпуска, когда давление воздуха падает, пружина возвращает поршень в исходное положение — и цикл повторяется. Пневмоцилиндр вполне можно назвать «двигателем внутреннего несгорания».

    Более распространена мембранная схема, где роль цилиндра выполняет гибкая мембрана, к которой точно так же прикреплен шток с пружиной. Ее преимущество заключается в том, что не нужна столь высокая точность посадки подвижных элементов, не требуются смазочные материалы, а герметичность рабочей камеры повышается. Существуют также роторные (пластинчатые) пневмодвигатели — аналоги ДВС Ванкеля.

    Основные плюсы пневмодвигателя — это его экологичность и низкая стоимость «топлива». Собственно, из-за безотходности пневмолокомотивы и получили распространение в шахтном деле — при использовании ДВС в замкнутом пространстве воздух быстро загрязняется, резко ухудшая условия работы. Отработанные же газы пневмодвигателя — это обычный воздух.

    Один из недостатков пневмоцилиндра — относительно низкая плотность энергии, то есть количество вырабатываемой энергии на единицу объема рабочего тела. Сравните: воздух (при давлении 30 МПа) имеет плотность энергии порядка 50 кВт•ч на литр, а обычный бензин — 9411 кВт•ч на литр! То есть бензин как топливо эффективнее почти в 200 раз. Даже с учетом не очень высокого КПД бензинового двигателя он «выдает» в итоге около 1600 кВт•ч на литр, что значительно выше, чем показатели пневмоцилиндра. Это ограничивает все эксплуатационные показатели пневмодвигателей и движимых ими машин (запас хода, скорость, мощность и т. д.). Помимо того, пневмодвигатель имеет относительно небольшой КПД — порядка 5−7% (против 18−20% у ДВС).

    Какие бывают двигатели и что они едят

    На сегодняшний день наиболее распространённым двигателем является поршневой двигатель внутреннего сгорания с искровым зажиганием, или Отто-мотор. Он установлен на большинстве автомобилей в мире. Это легкий, дешевый, тихий и хорошо изученный двигатель. Однако человечество постоянно пытается придумать ему альтернативу как по устройству, так и использованию другого рабочего тела – топлива. И иногда у инженеров получаются весьма занятные экземпляры.

    Гибридный двигатель на сжатом воздухе

    В 2013 году французский концерн PSA представил систему Hybrid Air, работающую на сжатом воздухе. Однако они были далеко не первыми. Motor Development International на Женевском автосалоне 2009 года представили пневмоколяску MDI AIRpod и ее более серьезный вариант MDI OneFlowAir. В 2011 году японцы провели тест-драйв концепт-кара Toyota Ku Rin, который проехал 3,2 км на одном «заряде» сжатого воздуха. А в 2012 году Tata Motors представила трехместный и трехколесный автомобиль Tata AIRPod.

    В отличие от предшественников, разработка PSA оказалась элегантнее и проще. Два баллона со сжатым воздухом, компрессор, нагнетающий воздух, и гидравлический мотор, передающий энергию сжатого воздуха в КПП. Система сама пополняла воздушные запасы (например, Tata Airpod требовалось «накачивать» каждые 200 км). Помимо установки со сжатым воздухом, под капотом Hybrid Air предполагалось устанавливать классический 3-цилиндровый двигатель внутреннего сгорания, который бы играл роль насоса и вспомогательного мотора.

    В городе машина с Hybrid Air может до 80% времени ехать только на воздухе, не загрязняя атмосферу. Топливная экономичность варьируется от нулевых значений расхода и выбросов до 2,9 л/100 км и 69 г/км при использовании двигателя внутреннего сгорания соответственно. В компании планировали ставить систему Hybrid Air начиная с 2016 года, но – не сложилось.

    Водородные топливные элементы

    Существует три типа двигателей, использующих водород: одни работают как обычный двигатель внутреннего сгорания, другие – газотурбинные, третьи – агрегаты, использующие химическую реакцию водорода.

    Первый двигатель внутреннего сгорания, работающий на водороде, появился в 1806 году, водород в нем использовался как обычный бензин. Однако использовать такие оригинальные двигатели накладно. В газотурбинных двигателях газ сжимается и нагревается, затем выделяемая энергия преобразуется в механическую. В качестве топлива можно использовать практически любое горючее.

    Но самые интересные из водородных силовых установок – «химические». Концерны BMW и Toyota представили кроссовер i Hydrogen NEXT на базе последнего X5. Его силовая установка состоит из электродвигателя и литий-ионной батареи, стеков с водородными топливными элементами, химического преобразователя и двух баков, в которых под давлением 700 бар хранится 6 кг водорода. Стек специальных ячеек, наполненных водородом, конвертирует химическую энергию газа в электричество, которое аккумулируется в батарее, а она в свою очередь питает электромотор. Электрохимический генератор в составе топливного элемента выдает мощность 125 кВт (170 л.с.), а пиковая мощность силовой установки — 275 кВт (374 л.с.). В качестве топлива используется смесь водорода и кислорода из окружающего воздуха, вместо вредных выбросов система вырабатывает водяной пар. В BMW заявляют, что к 2022 году планируют выпустить первую партию водородомобилей.

    Дизельный двигатель

    Более ста лет назад, 23 февраля 1892 года Рудольф Дизель получил патент на свой двигатель. Принципиальным отличием его двигателя от Отто-мотора было то, что топливо в нем нагревалось быстрым сжатием, а не поджогом. Удивительно, но первые двигатели Дизеля работали на растительных маслах или легких нефтепродуктах. Кроме того, первоначально в качестве идеального топлива он предлагал использовать каменноугольную пыль, так как в Германии не было запасов нефти.

    Спектр видов топлива для дизельных двигателей весьма широк. Сюда включаются все фракции нефтеперегонки от керосина до мазута и ряд продуктов природного происхождения: рапсовое масло, фритюрный жир, пальмовое масло и многие другие. Дизельный двигатель может с определенным успехом работать даже на сырой нефти.

    Кстати, в 1898 году на Путиловском заводе в Петербурге был построен первый в мире «бескомпрессорный нефтяной двигатель высокого давления» – агрегат, аналогичный мотору Дизеля. Наша конструкция оказалась более совершенной и перспективной. Но под давлением владельцев лицензий Дизеля все работы над отечественным аналогом дизельного двигателя были остановлены.

    Роторный двигатель

    Самый престарелый из всех тепловых двигателей именно роторный. С древности известны колеса ветряных и водяных мельниц, которые можно отнести к примитивным роторным двигательным механизмам. В 19 веке стали активно использовать роторные паровые двигатели.

    В 1957 года Феликс Ванкель и Вальтер Фройде показали общественности полностью работоспособный роторно-поршневой двигатель (РПД) внутреннего сгорания. Через 7 лет этот движок установили на спорткар NSU Spider, который стал первым серийником с роторно-поршневой двигатель. Такой двигатель лишен большого количества движущихся частей, он проще, а особая конструкция мотора позволяет осуществить любой 4-тактный цикл Дизеля, Стирлинга или Отто без применения специального механизма газораспределения. Но из-за конструктивных особенностей у роторных двигателей крайне низкий ресурс, высокий расход масла и топлива, хотя и большая отдача с меньшего объема.

    Из-за этих особенностей единственной компанией, которая массово, помимо NSU, выпускала автомобили с роторно-поршневым движком была Mazda. И легендарная Mazda RX-8 была скорее имиджевой моделью, нежели коммерческой. В итоге в начале 2000-х работу с роторно-поршневыми двигателями свернули.

    По материалам портала «Популярная механика»

    Область применения пневматических двигателей, работающих на сжатом воздухе, небольшая. В основном их используют в моделировании, например, на модельках самолётов. Однако в теории двигатели на сжатом воздухе могут использоваться и на мотоциклах, разработки которых можно посмотреть по метке «пневматический мотоцикл».

    Принцип работы пневматического двигателя предельно прост и состоится из нескольких этапов: впуск, рабочий ход, выпуск, обратный ход.

    Впуск
    Когда поршень находится в крайнем верхнем положении, шпилька на поршне открывает шаровой клапан и в цилиндр устремляется сжатый воздух

    Рабочий ход
    Обеспечивается расширением сжатого воздуха, поршень опускается вниз

    Выпуск
    Когда поршень идёт вниз, открывается выпускной канал, через который сжатый воздух и выходит из цилиндра

    Обратный ход
    За счет силы инерции маховика поршень возвращается в крайнее верхнее положение. Цикл завершается и начинается новый.

    Анимация работы пневматического двигателя

    • тип двигателя,
    • пневматический двигатель,
    • пневматический,
    • двигатель мотоцикла,
    • мотор мотоцикла,
    • мото двигатель,
    • мотоцикл двигатель,
    • мотоциклетный двигатель,
    • мотоциклетный мотор,
    • типы двигателя,
    • типы мото двигателей,
    • сжатый воздух,
    • двигатель на сжатом воздухе,
    • пневмодвигатель
    • kim
    • Ким
    • 7 февраля 2012 в 19:47
    • 1
    • оценка: +13

      Комментарии ( 32 )

      • Samano312
      • 7 февраля 2012 в 20:10
      • Ответить

      • ArSoron
      • 7 февраля 2012 в 23:10
      • Ответить

      • xmapact
      • 7 февраля 2012 в 23:14
      • Ответить

      • ppc1980
      • 8 февраля 2012 в 11:32
      • Ответить

      • hell_odessa
      • 8 февраля 2012 в 12:29
      • Ответить

      • Andrei-Tulun
      • 9 февраля 2012 в 15:20
      • Ответить

      • Andrei-Tulun
      • 9 февраля 2012 в 15:23
      • Ответить

      • Bars
      • 9 февраля 2012 в 23:58
      • Ответить

      • Sonique
      • 7 февраля 2012 в 23:42
      • Ответить

      • ilya32
      • 8 февраля 2012 в 1:07
      • Ответить

      • Sonique
      • 8 февраля 2012 в 9:32
      • Ответить

      • ilya32
      • 8 февраля 2012 в 10:37
      • Ответить

      • Sonique
      • 8 февраля 2012 в 10:39
      • Ответить

      • borisovich
      • 9 февраля 2012 в 13:01
      • Ответить

      • Sonique
      • 9 февраля 2012 в 13:19

      меня тоже многому чему учили в техноВУЗах, да оказалось, что учили по лекалам и шаблонам

      про КПЭ гуглите, ищите, читайте, интересуйтесь, проверяйте — в наш век информации и технологий весьма стыдно быть скованными цепями мировых финансовых производственных холдингов

      • Ответить

      • borisovich
      • 9 февраля 2012 в 23:37

      Стыдно вместо аргумента давать ссылки в никуда. В наш век информации и технологий это скорее всего означает что собеседник несёт бред.
      Однако чтобы убедиться, всё-таки погуглил, почитал и поинтересовался.
      Во-первых, коэффициенты преобразования энергии используются для оценки работы насосов, а не двигателей. Те, кто этим понятием пытается подменить КПД, уже ведут себя безграмотно и пудрят мозги.
      Во-вторых, работа, в которой КПД называли КПЭ, таки нашлась. Она рассказывает о чудесном агрегате, в котором КПД превышает 1.7, а ещё есть результаты испытаний, в котором показатель достиг величины 10 (. ) и более (. ). Мама дорогая, нужно срочно дать изобретателю все научные премии мира, он научился брать энергию ниоткуда! Только почему-то ни принципиальной схемы, ни этих самых результатов испытаний, которые вроде как есть, изобретатель опубликовать не может. Даже математической выкладки нет. И конечно же, ни одного случая применения в реальном мире. Всё это неиллюзорно намекает на то, что это брехня.
      Ну в-третьих, если к спору о физике процессов примешивается идеология, то это говорит о том, что научные аргументы кончились и надо давить чем-то другим.

      P.S. Для справки, вечный двигатель искали ещё в Древней Греции, а в 1775 году Парижская Академия Наук прекратила рассматривать патенты на них. Однако ж, до сих пор находятся люди, поразительно.

      • Ответить

      • Sonique
      • 10 февраля 2012 в 9:10

      Благодарю!
      В общем я ждал такого ответа, потому как уже давно привык, что большинство собеседников твердо уверены в нынешних непоколебимых постулатах законов физики.
      Ссылки специально не даю, потому как они кажутся бредом для человека с уровнем сознания обывателя.
      Плохо искали, очень плохо.
      Есть факты использования двигателей с очень высоким уровнем КПД и КПЭ в 19-м и 20-м веках, но эта информация тщательно замалчивается и прячется, ибо узнавший ее невольно задается вопросом: «какого мы, живущие в 21-м веке, используем технологии каменной эры?»
      Слегка дам наводки: читайте статьи Капицы (надеюсь этот мировой ученый с именем, не даст вам усомниться), а так же просмотрите патенты Теслы (ну конечно, если сможете в них разобраться)

      Выбираем воздушные компрессоры и аксессуары к ним

      Мастера называют компрессор «комбайном инструментов». Он умеет подкачивать колёса, красить стены и заборы, отмывать каменные полы, продувать систему полива. Заменяет шуруповёрт, шлифовальную машину и множество других инструментов — достаточно докупить пневматические насадки.

      Компрессор работает по такому принципу: накачивает воздух до нужного давления, потом выдаёт мощный поток. Аппарат состоит из насоса, ресивера (бака для сжатого воздуха), системы шлангов и клапанов.

      Обычный бытовой компрессор выглядит как цилиндрический бак на небольших колёсах, сверху на него насажен мотор, сбоку тянутся скрученные спиралью шланги. К свободному концу шланга можно присоединить переходник, а после — любое из устройств, которое работает от сжатого воздуха.

      Использование в быту

      Семь самых популярных способов использования компрессора дома, в гараже или на даче

      1. Подкачка автомобильных и велосипедных шин, мячей, матрацев, надувных бассейнов. Для этого подходят так называемые автомобильные компрессоры — самые миниатюрные и бюджетные модели.
      2. Покраска различных поверхностей. Для этого нужна специальная насадка-пульверизатор, её называют краскопульт. Краскопульт состоит из ёмкости для лака или краски, сопла для разбрызгивания и ручки.
      3. Просушка замков на дверях автомобиля после зимней мойки. Выдув грязи и воды из труб и шлангов.
      4. Подъём автомобилей — пневматический домкрат стоит дешевле гидравлического, а поднимает машины гораздо быстрее.
      5. Очистка любых поверхностей на открытом воздухе струёй воды. Присоединение пистолета превращает компрессор в мини-мойку.
      6. Штукатурка вертикальных поверхностей. К компрессору подключается хоппер-ковш, он ускоряет и облегчает работу. C таким ковшом слой раствора получается более тонким и равномерным, чем при нанесении раствора.
      7. Подключение разнообразного пневмоинструмента, от шуруповёрта до отбойного молотка и шлифовальной машинки. В пневматическом варианте доступен почти весь арсенал инструментов, которые могут понадобиться домашним мастерам. Кроме того, для компрессоров придумали уникальные насадки, к примеру, степлер для забивания скоб, гвоздей и дюбелей.

      Преимущества пневмоинструмента по сравнению с электрическим:

      • небольшой вес — до трёх кг;
      • компактный размер: корпус может быть в два-три раза меньше, чем у электрического аналога;
      • более низкий уровень вибрации;
      • более высокий уровень безопасности;
      • экономия: купить компрессор и набор пневматических насадок обойдётся дешевле, чем приобрести все электрические аналоги;
      • простая конструкция и отсутствие электродвигателей делает «пневмики» более надёжными и долговечными;
      • уникальность некоторых насадок: окраску, забивание дюбелей, накачку шин и прочие работы невозможно выполнить без сжатого воздуха.

      Какие пневматические инструменты можно подключать к компрессорам:

      Если вы выбрали компрессор и планируете активно использовать его в работе, советуем сразу подобрать набор инструментов. В наборе может быть, к примеру:

      • краскопульт;
      • пневмопистолет для продувки шлангов;
      • насадка для накачки шин;
      • пневмопистолет для вязких жидкостей;
      • дополнительный шланг.

      Набор пневмоинструментов Dexter:

      Для присоединения пневмоинструментов к компрессору нужны переходники и соединители. Самый популярный фитинг — переходник с быстросъёмным соединением. Он позволяет подключать пневмоинструмент без потери давления. Механизм надёжен и прост, в народе две его части называют «мама» и «папа».

      Виды компрессоров

      По конструкции компрессоры бывают:

      • поршневыми;
      • центробежными;
      • винтовыми;
      • роторными.

      Могут работать от двигателя внутреннего сгорания, газового или электромотора. По габаритам и условиям эксплуатации бывают переносными, передвижными и стационарными.

      Поршневые компрессоры

      Для домашнего использования больше всего подходят передвижные и переносные поршневые устройства, которые питаются от сети 220 В. Впрочем, иногда электрический мотор могут заменить на бензиновый или дизельный двигатель внутреннего сгорания.

      Поршневые компрессоры работают за счёт циклического движения поршня. Он производит возвратно-поступательные движения и нагнетает воздух.

      Как работает поршневой компрессор:

      Ещё немного технических характеристик. Поршневые компрессоры бывают:

      • по количеству цилиндров: одно-, двух- и многоцилиндровыми;
      • по количеству ступеней сжатия: одно- и двухступенчатые;
      • по расположению цилиндров: рядные, V- и W-образные.

      Для использования дома, в гараже и на даче хватит компрессора мощностью 1,1-3 кВт с давлением сжатого воздуха до 20 атмосфер. Нет смысла покупать аппарат с производительностью выше 300-350 л/мин — этого достаточно, чтобы одновременно подключить к компрессору несколько мощных пневмоинструментов. Оптимальный объём ресивера для домашнего компрессора — 20-50 литров.

      Как устроен типичный поршневой компрессор:

      Преимущества поршневых компрессоров:

      • просты в эксплуатации;
      • не требуют большого расхода электроэнергии;
      • можно подобрать бюджетные модели.

      Поршневые компрессоры могут быть масляными и безмасляными, с прямым и ременным приводом. Самый недорогой и распространённый вариант — масляный компрессор с прямым приводом.

      Масляные и безмасляные компрессоры

      Масляные компрессоры стоят немного дороже безмасляных, а служат гораздо дольше. Работают они так: капли масла разбрызгиваются внутри цилиндрово-поршневой группы и снижают трение.

      Безмасляные компрессоры стоит выбирать:

      • для непродолжительной работы, например, если аппарат нужен вам только для того, чтобы периодически подкачивать шины;
      • если важна чистота сжатого воздуха — например, когда вы используете компрессор для аэрографии.

      Прямой и ременной привод

      Мотор с муфтой может крепиться на одном уровне с поршнем, а может соединяться с ним ременной передачей. Компрессоры с прямым приводом экономичнее ременных, зато ременные дольше служат и тише работают.

      Резюмируем. Выбор компрессора зависит от рабочих задач. Чем больше нагрузки будет приходиться на аппарат, тем мощнее должен быть мотор и объёмнее — ресивер.

      Средние сроки службы разных видов компрессоров:

      Советы по работе с компрессорами

      1. Время работы. Обратите внимание: бытовые компрессоры не подходят для длительного непрерывного использования. Большинство бюджетных моделей рассчитаны на 15-20 минут работы, после этого им нужно «отдохнуть».
      2. Техобслуживание. Компрессор требует периодического обслуживания и ремонта. Важно отслеживать состояние цилиндра и колец. У масляных моделей — периодически менять масло, масляный фильтр и воздушный фильтр, если он есть. Принцип тот же, что и при уходе за личным автомобилем. Частота замены расходников прописывается в техпаспорте.
      3. Средства защиты. Если вы красите что-то с помощью краскопульта и компрессора, помните, что капли и пары краски/лака могут попасть в глаза и лёгкие. Обязательно наденьте очки и маску/респиратор. Другие насадки и инструменты тоже могут требовать защитной одежды, обуви и перчаток.

      Соблюдайте технику безопасности!

      Компрессор с набором насадок — незаменимый инструмент для подкачки колёс, окрашивания больших поверхностей, пристреливания скоб и дюбелей. Он может стать экономичным и безопасным аналогом традиционного набора электроинструментов, начиная от дрели и заканчивая шлифовальной машинкой.

      Мы с вами подробно разобрали, как выбрать компрессор и где его применять. Заходите на сайт в раздел Оборудование для мастерской и приезжайте в гипермаркеты Леруа Мерлен! Будем всегда рады помочь советом.

      Читать еще:  Самодельная кухонная вытяжка
Ссылка на основную публикацию
Статьи c упоминанием слов:

Adblock
detector