Jei ne stūmoklinis variklis, daugumai šiuolaikinės visuomenės suaugusiųjų būtų sunku kasdien patekti ten, kur reikia. Kiekvienas, vairuojantis ar važiuojantis įprasta motorine transporto priemone, gauna tokį variklį (elektromobiliai neturi stūmoklių, o varomi vien tik varikliai.)
Taip pat žinomas kaip a stūmoklinis variklis, pagrindinis šių variklių požymis jie verčia slėgį sukamuoju judesiu. Šis sukamasis judesys - kitaip tariant, judėjimas apie fizinę ar koncepcinę ašį - gali būti paverstas vertimo ir kitos judėjimo formos lengvai, pavyzdžiui, kai jūsų automobilio padangos rieda jus ir likusią transporto priemonę, pakabintą virš jų keliu.
Egzistuoja įvairių tipų stūmokliniai varikliai, iš kurių labiausiai tik buvo aprašytas - variklis vidaus degimo variklis, kuris apima dujinius variklius ir kitus potipius. Tarp kitų stūmoklinių variklių veislių yra išorinio degimo variklis ir Stirlingo variklis.
Jūs, be kita ko, sužinosite, kad atominės elektrinės turi daugiau panašumų su Senųjų Vakarų lokomotyvais, nei galite manyti, ir įvertinimas, kaip poreikis ir žmogaus sumanumas vėl susivienijo, sukurdami kažką nepaprasto ir transformuojančio.
Stūmoklio ir cilindro surinkimas
Dėl kokios nors priežasties, atrodo, kasdieniniai žmonės kreipia daugiau dėmesio į stūmoklius, o būtent į tai, kas juos daro, yra cilindrinė kamera, kurioje jie yra. Nepaisant žinomumo, stūmoklis ir cilindras yra vienintelio įrenginio, kuris, be abejo, labiau pakeitė pasaulį nei bet kuri viena mašina, ir tai yra vidaus degimo variklis, šerdis.
Stūmoklis pats yra cilindras su uždara arba vientisa galva, judantis pirmyn ir atgal didesnio cilindrinio korpuso, kuris yra pavadinimo cilindras, pagrindu. Stūmoklis gali judėti prieš skysčio slėgis arba gali būti judinamas skysčio slėgiu. Garų variklyje stūmoklis yra uždarytas iš abiejų galų; per centrą eina strypas, tačiau jungtis yra sandariai uždaryta. Benzininiame variklyje jis yra atidarytas viename gale, kad būtų galima vibruoti (judėti pirmyn ir atgal) kitose variklio judančiose dalyse.
Kaip veikia stūmoklinis variklis
Stūmoklio variklio judesiai yra glaudžiai koordinuoti ir suderinti. Variklis gali būti sudarytas iš vieno stūmoklio, nors tai nėra įprasta. Galimos įvairios konfigūracijos, įskaitant kelis stūmoklio ir cilindro derinius, įskaitant eiles, „vee“ formas ir „zig-zag“.
Skaičiuojant atskirų stūmoklių skaičių, visi šie varikliai elgiasi taip pat paprastai, nepriklausomai nuo to, kiek energijos jie gali sukurti, ar koks kuras tarnauja slėgio šaltinyje cilindras.
Klasika keturių taktų ciklas abipusio variklio funkcijos yra keturios pakopos arba procesai:
Įsiurbimas: Pirmajame keturtakčio ciklo etape tam tikros rūšies kuras į cilindrą verčiamas per įleidimo angą viršuje, kuri stūmoklį stumia į cilindro apačią.
Suspaudimas: Tada stūmoklis stumiamas atgal į viršų, kuris daugelyje variklių suspaudžia degalus ir juos uždegia per žvakę. Dyzeliniuose varikliuose pakanka pakankamai suspausti degalus, kad jis užsidegtų (nesvarbu, fizikoje slėgis ir temperatūra kartu padidėja).
Uždegimas: Uždegus kurą, stūmoklis dar kartą stumiamas žemyn, taip sukuriant naudingą darbas (fizikos kiekis, panašus į naudingą energiją) varikliui. Šis „insultas“ yra kitaip vadinamas degimas arba galia žingsnis.
Išmetimas: Kuro deginimo metu susidarančios chemikalų atliekos išmetamos per išmetimo angą ir ciklas kartojasi. Nepaisant iš pažiūros kruopštaus keturių smūgių pobūdžio, ciklas efektyviai kartojasi tūkstančius kartų per minutę standartiniuose automobiliuose - apie 50–100 kartų per sekundę.
- Šiuo metu pirmą kartą galite visiškai įvertinti, kodėl jūsų varikliui griežtai reikalingas tepalas arba variklio alyva; net ir tobulai sureguliuotame aukščiausios klasės variklyje - tai neišvengiama trintis, kurią reikia kažkaip išspręsti ir išsklaidyti.
Išorinio degimo stūmoklio variklis
Pirmiau aprašytas pasaulis, kuriame gyvenate, kuriame automobiliai yra praktiškai universalūs. Tai ne visada buvo žinoma, net ir palyginti neseniai žmonijos istorijoje.
Prancūzijos karo inžinierius Nicolas-Josephas Cugnotas buvo vienas iš pirmųjų bandymų gauti kažkokio skysčio cilindro viduje esančiam stūmokliui varyti, kad transporto priemonė būtų varoma. (A skystis yra dujos ar skystis, pavyzdžiui, garas ar vanduo, pirmasis yra dujinė, o antroji - forma.) 1769 m. Cugnot pastatė nerangų trijų ratų „garą“. vagoną ", skirtą patrankoms vežti ir galintį įveikti maždaug 3 mylių per valandą (5 kilometrus per valandą) greitį, tačiau turintį polinkį nevaldyti ir avarija.
XIX amžiaus viduryje garo energija buvo taip plačiai naudojama, kad dėl to kylanti technologinė nauda leido smarkiai tobulėti. Garvežių traukinys yra puikus (dabar pasenęs) išorinio degimo variklio pavyzdys: Išorinis nes uždegta ir sudegusi anglis lauke variklis (krosnyje) buvo naudojamas dideliam vandens kiekiui užvirinti, generuojant garą, kuris vėliau buvo pumpuojamas į variklio viduje esančius cilindrus.
Vidinio degimo stūmoklio variklis
1826 metais amerikietis Samuelis Morley užsitikrino pirmąjį patentą tam tikro tipo varikliui, kuris dėl to padidėjusio slėgio toje pačioje fizinėje vietoje padegė degalus ir išsiplėtė cilindrą. Tačiau tik 1858 m. Morley pagamino triratį vagoną su vidaus degimo varikliu, kuris veikė „anglies dujomis“ ir nuvažiavo 50 mylių.
Pagrindinis vidaus degimo variklių konstravimo laimėjimas buvo galimybė suslėgti dujas prieš jas uždegant, todėl degalams buvo lengviau degti; dujų slėgis ir temperatūra turi tendenciją didėti kartu, tuo tarpu sumažinus dujų tūrį (tai yra jas suspaudžiant), padidėja jų slėgis.
Kai tik vidaus degimo variklis pradėjo artėti prie nuotolinio kompaktiškumo, inžinieriai ir svajotojai iškart pradėjo svajoti, kaip juos panaudoti pirmųjų skraidančių mašinų varymui.
Orlaivių varikliai
1880-aisiais drąsūs išradėjai eksperimentavo su „šokinėjimo mašinomis“, kurios naudojo garu arba dujomis varomus stūmoklius, jei ne skraidančias mašinas. varikliai, kai kurie pasiekia 150 pėdų, tačiau daugelis kitų yra sunaikinti kovojant dėl žmogaus stebėjimo horizonto ir kelionių sienos.
The Broliai Wrightai, Orvilis ir Wilburas, yra žinomi šiandien, tačiau iš tikrųjų jie buvo šiek tiek vėluojantys 1800-ųjų pabaigos dalyviai „kosmoso lenktynių“, kurios po pusšimčio metų vyks tarp JAV ir Sovietų Sąjungos, versija Sąjunga. 1899 m. Jie atidžiai patikrino ir daug eksperimentavo su sklandymo mašinomis, prieš bandydami aprūpinti juos varikliais, taip sužinodami daugiau apie pagrindinę aerodinamiką.
Nuo pirmojo triumfuojančio brolių Wrightų skrydžio 1903 m. Kitty Hawk mieste, Šiaurės Karolinoje, degimo variklis nuėjo ilgą kelią. Nors reaktyviniai varikliai šiandien naudojami dideliuose komerciniuose ir kituose didelės galios lėktuvuose, dauguma mažesnių ir privačių lėktuvų vis dar statomi naudojant sraigtus ir vidaus degimo variklius.
- Dažnai galite pamatyti orlaivių stūmoklinius variklius, vadinamus šilumos varikliais, tačiau visus vidaus degimo variklius varikliai yra šiluminiai varikliai, o išorinė degimo varikliai yra kita pirminė šilumos kategorija varikliai.