Двигатель

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к навигацииПерейти к поиску
Запрос «Мотор» перенаправляется сюда; см. такжедругие значения.
Эта страница требуетсущественной переработки.
Возможно, её необходимо правильно оформить, дополнить или переписать.
Пояснение причин и обсуждение — на страницеВикипедия:К улучшению/15 февраля 2025.

Дви́гатель — устройство, преобразующее какой-либо видэнергии вмеханическую работу. Терминмоторзаимствован в первой половине XIX века из немецкого языка[1] (нем. Motor — «двигатель», отлат. mōtor — «приводящий в движение») и преимущественно им называютэлектрические двигатели идвигатели внутреннего сгорания[2].

Двигатели подразделяют на первичные и вторичные. К первичным относят непосредственно преобразующие природныеэнергетические ресурсы вмеханическую работу, а ко вторичным — преобразующиеэнергию, выработанную или накопленную другими источниками[3].

К первичным двигателям (ПД) относятсяветряное колесо, использующее силу ветра,водяное колесо игиревой механизм — их приводит в действиесила гравитации (падающая вода и силапритяжения), тепловые двигатели — в них химическая энергия топлива илиядерная энергия преобразуются в другие виды энергии[3]. Ко вторичным двигателям (ВД) относятсяэлектрические,пневматические игидравлические двигатели.

Содержание

Первичные двигатели

[править |править код]

Первыми первичными двигателями сталипарус и водяное колесо. Парусом пользуются уже более 7 тысяч лет.

Водяное колесо —норию широко применяли дляоросительных систем в странах Древнего мира: Египте, Китае, Индии. Водяные и ветряные колёса широко использовались в Европе в Средних веках как основная энергетическая базамануфактурного производства.

Паровые машины

[править |править код]
Основная статья:Паровая машина

В серединеXVII века были сделаны первые попытки перехода к машинному производству, потребовавшие создания двигателей, не зависящих от местных источников энергии (воды, ветра или мускульной силы животных). Первым двигателем, в котором использовалось тепловая энергия химического топлива, стала пароатмосферная машина, изготовленная по проектам французского физикаДени Папена и английского механикаТомаса Севери. Эта машина была лишена возможности непосредственно служить механическим приводом, к ней «прилагалось в комплект»водяное мельничное колесо (по-современному говоря,гидротурбина), которое вращала вода, поднимаемая в резервуарводонапорной башни за счет разрежения, возникающего при охлаждениипара впаровом котле. Котёл то подогревался паром, то охлаждался водой: машина действовала периодически.Томас Ньюкомен усовершенствовал эту машину, добавив в неё цилиндр, в котором происходила конденсация пара.

В1763 году русский механикИван Иванович Ползунов изготовил по собственному проекту стационарную паровую машину непрерывного действия. В ней были сдвоены два цилиндра, поочерёдно заполнявшиеся паром, в результате чего надобность в водяном колесе отпала.

К 1784 году английский механикДжеймс Уатт усовершенствовал систему Ньюкомена, добавив отдельныйконденсатор для пара, что резко повысило эффективность. Кроме того, он изобрел поршень двойного хода и автоматическую клапанную коробку (а потом и центробежный предохранитель). С помощью изобретенного Уаттом механизма, возвратно-поступательное движение поршня преобразовывалось во вращательное, и таким образом паровая машина могла теперь использоваться для привода различных механизмов и перестала быть привязана к водонапорной башне. Элементы, придуманные Уаттом, входили в той или иной форме во все паровые машины. В ходе дальнейших усовершенствований, в частности,Ричардом Тревитиком, паровые машины перестали использовать вакуум при конденсации пара, а поршень стал совершать рабочий ход под действием значительно увеличившегося давления разогретого пара. Это позволило уменьшить размер паровых машин, которые стали применяться для привода судов, экипажей для перевозки людей по дорогам, локомотивов на железных дорогах. К 1880 году суммарная мощность всех работавших паровых машин превысила 26 млнкВт (35 млнл. с.).

Двигатель Стирлинга

[править |править код]

В 1816 шотландецРоберт Стирлинг предложил двигатель внешнего сгорания, называемый сейчас его именемДвигатель Стирлинга. В этом двигателе рабочее тело (воздух или иной газ) заключён в герметичный объём. Здесь осуществлён цикл по типу цикла Севери («до-Уаттовского»), но нагрев рабочего тела и его охлаждение производятся в различных объёмах машины и сквозь стенки рабочих камер. Природа нагревателя и охладителя для цикла не имеют значения, а потому он может работатьдаже в космосе и от любого источника тепла.КПД созданных сейчас стирлингов невелик. Теоретически он должен раза в 2 превышать КПД для ДВС, а практически — это примерно одинаковые величины. Но у стирлингов есть ряд других преимуществ, которые способствовали развитию исследований в этом направлении.

Паровая турбина

[править |править код]

Рисунки, изображающие крыльчатое колесо, вращающееся под воздействием потока пара, известны с древних времён. Однако практические конструкциипаровой турбины были созданы лишь во второй половинеXIX века, благодаря развитию конструкционных материалов, позволивших достичь высоких скоростей вращения.

В1889 году шведский инженер Карл Густавде Лаваль предложил использовать расширяющееся сопло и быстроходную турбину (до 32000 об/мин), а, независимо от него, ещё в 1884 году англичанин Чарлз Алджернон Парсонс изобрёл первую пригодную для промышленного применения реактивную турбину (более тихоходную), способную вращать судовой винт. Паровые турбины стали применять на морских судах, а с начала XX века на электростанциях. В 1960-х годах их мощность превысила 1000 МВт в одном агрегате.

Двигатель внутреннего сгорания

[править |править код]
Основная статья:Двигатель внутреннего сгорания
Схема работы 4-тактного двигателя внутреннего сгорания

Проект первого двигателя внутреннего сгорания (ДВС) принадлежит известному изобретателю часового анкераХристиану Гюйгенсу и предложен ещё в XVII веке. Интересно, что в качестве топлива предполагалось использовать порох, а сама идея была подсказана артиллерийским орудием. Все попыткиДени Папена (упомянутого выше, как создатель первой паровой машины) построить машину на таком принципе, успехом не увенчались. Первый надёжно работавший ДВС сконструировал в1860 году французский инженерЭтьен Ленуар. Двигатель Ленуара работал на газовом топливе.Спустя 16 лет немецкий конструктор Николас Отто создал более совершенный 4-тактный газовый двигатель. В этом же1876 году шотландский инженер Дугальд Кларк испытал первый удачный 2-тактный двигатель. Совершенствованием ДВС занимались многие инженеры и механики. Так, в1883 году немецкий инженерКарл Бенц изготовил использованный им в дальнейшем 2-тактныйДВС. В1897 году его соотечественник и тоже инженерРудольф Дизель предложил ДВС с воспламенением рабочей смеси в цилиндре от сжатия воздуха, названный впоследствиидизелем.

ВXX веке ДВС стал основным двигателем вавтомобильном транспорте. В 1970-х годах почти 80 % суммарной мощности всех существовавших ДВС приходилось на транспортные машины (автомобили, трактора и прочее). Параллельно шло совершенствование гидротурбин, применявшихся нагидроэлектростанциях. Их мощность в 1970-х годах превысила 600 МВт.

В первой половине XX века создали новые типы первичных двигателей:газовые турбины,реактивные двигатели,а в 1950-х иядерные силовые установки. Процесс совершенствования и изобретения первичных двигателей продолжается.

Вторичные двигатели

[править |править код]

Электродвигатели

[править |править код]

В1834 году русский учёныйБорис Семёнович Якоби (так писалось его имя в русской транскрипции) создал первый пригодный для практического использованияэлектродвигатель постоянного тока.

В1888 году сербский студент и будущий великий изобретательНикола Тесла высказал принцип построения двухфазных двигателей переменного тока, а год спустя русский инженерМихаил Осипович Доливо-Добровольский создал первый в мире 3-фазный асинхронныйэлектродвигатель, ставший наиболее распространённой электрической машиной.

Пневмодвигатели и гидромашины

[править |править код]

Пневмодвигатели игидромашины, соответственно, работают от сетей (баллонов) высокого давления воздуха или жидкости преобразуя гидравлическую (пневматическую) энергию насосов. Их широко применяют в качестве исполнительных механизмов в различных устройствах и системах. Так, созданы пневмолокомотивы (особенно пригодны для работ во взрывоопасных условиях, например в шахтах, где тепловые двигатели не применимы из-за температурных условий, а электрические — из-за искр при коммутации), с помощью гидромашин осуществляется привод гусениц в некоторых типахтракторов итанков, перемещение рабочих органовбульдозеров иэкскаваторов. Всё разнообразнее конструкции экологически чистых городских автомобилях на пневмоприводах, предлагаемых инженерами разных стран. Вторичные двигатели играют большую роль в технике, однако их мощность относительно невелика. Их также широко применяют и в миниатюрных и сверхминиатюрных устройствах.

Классификации

[править |править код]
Возможно, эта статья содержиторигинальное исследование.
Проверьте соответствие информации приведённым источникам и удалите или исправьте информацию, являющуюся оригинальным исследованием. В случае необходимости подтвердите информацию авторитетнымиисточниками. В противном случае статья может быть выставлена на удаление.(15 февраля 2025)

По источнику энергии

[править |править код]

Двигатели могут использовать следующие типы источников энергии:

По типам движения

[править |править код]

Получаемую энергию двигатели могут преобразовывать к следующим типам движения:

  • вращательное движение твёрдых тел;
  • поступательное движение твёрдых тел;
  • возвратно-поступательное движение твёрдых тел;
  • движение реактивной струи;
  • другие виды движения.

Электродвигатели, обеспечивающие поступательное и/или возвратно-поступательное движение твёрдого тела:

  • линейные;
  • индукционные;
  • пьезоэлектрические.

Некоторые типыэлектроракетных двигателей:

По устройству

[править |править код]

Двигатели внешнего сгорания — класс двигателей, где источник тепла или процесс сгорания топлива отделены от рабочего тела:

Двигатели внутреннего сгорания — класс двигателей, у которых образование рабочего тела и подвод к нему тепла объединены в одном процессе и происходят в одном технологическом объёме:

  • двигатели с герметично запираемыми рабочими камерами (поршневые и роторные ДВС);
  • двигатели с камерами, откуда рабочее тело имеет свободный выход в атмосферу (газовые турбины).

По типу движения главного рабочего органа ДВС с запираемыми рабочими камерами делятся на ДВС с возвратно-поступательным движением (поршневые) (делятся на тронковые и крецкопфные) и ДВС с вращательным движением (роторные), которые по видам вращательного движения делятся на 7 различных типов конструкций. По типу поджига рабочей смеси ДВС с герметично запираемыми камерами делятся на двигатели с принудительным электрическим поджиганием (калильным или искровым) и двигатели с зажиганием рабочей смеси от сжатия (дизель).

По типу смесеобразования ДВС делятся на: с внешним смесеобразованием (карбюраторные) и с непосредственным впрыском топлива в цилиндры или впускной коллектор (инжекторные). По типу применяемого топлива различают ДВС работающие на бензине, сжиженном или сжатом природном газе, на спирте (метаноле) и пр.

Реактивные двигатели

[править |править код]

Воздушно-реактивные двигатели:

Ракетные двигатели

[править |править код]

По применению

[править |править код]

В связи с принципиально различными требованиями к двигателю в зависимости от его назначения, двигатели идентичные по принципу действия, могут называться «корабельными», «авиационными», «автомобильными» и тому подобными.

Категория «Двигатели» в патентоведении одна из наиболее активно пополняемых. В год по всему миру подаётся от 20 до 50 заявок в этом классе. Часть из них отличаются принципиальной новизной, часть — новым соотношением известных элементов. Новые же по конструкции двигатели появляются очень редко.

Производство

[править |править код]
Основная статья:Двигателестроение

Переносные значения

[править |править код]

Важность, первичность двигателя в технике привела к тому, что слово «двигатель» употребляется в переносном смысле во всех сферах деятельности человека (например, в экономике общеизвестно выражение «Реклама — двигатель торговли»)

См. также

[править |править код]
В родственных проектах

Примечания

[править |править код]
  1. Шанский Н. М., Боброва Т. А. Кот // Школьный этимологический словарь русского языка. Происхождение слов. — 7-е изд., стереотип.. —М.: Дрофа, 2004. — 398, [2] с.
  2. Крысин Л. П. Мотор // Толковый словарь иноязычных слов. —М.: Эксмо, 2008. — 944 с. — (Библиотека словарей).
  3. 12Definition of motor | Dictionary.com (англ.). www.dictionary.com. Дата обращения: 27 января 2022. Архивировано 27 января 2022 года.

Ссылки

[править |править код]
Перейти к шаблону «External links»
Ссылки на внешние ресурсы
Перейти к шаблону «Внешние ссылки» Перейти к элементу Викиданных
  Словари и энциклопедии
В библиографических каталогах
Перейти к шаблону «Двигатели»
Возвратно-поступательные
Количество тактов
Расположение
цилиндров
Типыпоршней
Способ
воспламенения
Детали ДВС
Роторные
Комбинированные
Основные типы
Бескомпрессорные
Турбореактивные
Модификации
и гибридные системы
Химические
Жидкостные
Другие
Ядерные
Электрические
Другие
Турбины и механизмы с турбинами в составе
По виду рабочего тела
Газовые
Паровые
Гидравлические
По конструктивным особенностям
Асинхронные
Синхронные
Другие
Моторные белки
В статье есть списокисточников, ноне хватаетсносок.
Без сносок сложноопределить, из какого источника взято каждое отдельное утверждение. Вы можете улучшить статью, проставивсноски на источники, подтверждающие информацию. Сведения без сносокмогут быть удалены.(10 ноября 2023)
Источник —https://ru.wikipedia.org/w/index.php?title=Двигатель&oldid=149260920
Категория:
Скрытые категории: