Паровий двигун

Предмет:

Тип роботи:

Реферат

К-сть сторінок:

Мова:

Українська

Оцінка:

Стаффордширі в 1712 році. Як і в машині Папена, поршень переміщався у вертикальному циліндрі, але в цілому машина Ньюкомена була значно досконалішою. Щоб ліквідувати зазор між циліндром і поршнем, Ньюкомен закріпив на торці останнього гнучкий шкіряний диск і налив на нього небагато води. Пара з казана надходила в основу циліндра і піднімала поршень нагору. Але при упорскуванні в циліндр холодної води, пара конденсувалася, у циліндрі утворювався вакуум і під впливом атмосферного тиску поршень опускався вниз. Цей зворотний хід видаляв воду з циліндра і за допомогою ланцюга, з'єднаного з коромислом, що рухалося на зразок качелей, піднімав нагору шток насоса. Коли поршень знаходився в нижній точці свого ходу, у циліндр знову надходила пара і за допомогою противаги, закріпленої на штоку чи насосі на коромислі, поршень піднімався у вихідне положення. Після цього цей цикл повторювався.

Машина Ньюкомена виявилася на рідкість вдалою і використовувалася по всій Європі більше 50 років. У 1740 році машина з циліндром довжиною 2, 74 м і діаметром 76 див за один день виконувала роботу, що й бригада з 25 чоловік і 10 коней, працюючи позмінно протягом тижня.

IV. Велика машина Джона Сміта

У 1775 році велика машина, побудована Джоном Смітоном (творцем Еддістоунського маяка), за два тижні осушила сухий док у Кронштадті (Росія). Раніше з використанням високих вітряків на це витрачали цілий рік. Проте машина Ньюкомена була далека від досконалості. Вона перетворювала в механічну енергію усього лише близько 1% теплової енергії і, як наслідок, пожирала величезну кількість палива, що, утім, не мало особливого значення, коли машина працювала на вугільних шахтах.

У цілому машини Ньюкомена зіграли величезну роль у збереженні вугільної промисловості: з їхньою допомогою вдалося відновити видобуток вугілля в багатьох затоплених шахтах.

V. Парова машина Ползунова

Проект першої у світі парової машини, здатної безпосередньо пускати в хід будь-які робочі механізми, запропонував 25 квітня 1763 року російський винахідник И. И. Ползунов, механік на Коливано-Воскресенских гірничорудних заводах Алтаю.

Проект потрапив на стіл до начальника заводів, що схвалив його і відіслав у Петербург, відкіля незабаром прийшла відповідь: «... Цей його вимисл за новий винахід почесть повинна». Парова машина Ползунова одержала визнання.

Ползунов пропонував побудувати спочатку невелику машину, на якій можна було б виявити й усунути всі недоліки, неминучі в новому винаході. Заводське начальство з цим не погодилося і вирішило будувати відразу величезну машину для могутньої повітродувки. Будівлю машини доручили Ползунову, у допомогу якому були виділені «не знаючі, але тільки одну схильність до того имеющие з тутешніх мастерових двоє» так ще трохи підсобних робітників. З цим «штатом» Повзунів приступив до будівлі своєї машини. Будувалася вона рік і дев'ять місяців. Коли машина вже пройшла перший іспит, винахідник занедужав швидкоплинною сухотою і за кілька днів до завершальних іспитів помер.

Машина Ползунова мала два циліндри А і В з поршнями а і b, розташованими, як показано на малюнку. Штоки поршнів були з'єднані ланцюгом, перекинутої через шків Н. Рух шківа H передавалося стрижням d1 і d2, що за допомогою «долонь» L1 і L2 пересували серповидний маятник f.

Маятник був з'єднаний зубчастими колесами з механізмом, що керує кранами L і g, що здійснювали почерговий пуск пари і холодної води в циліндри. Коли, наприклад, у циліндр У подавалася пара і поршень b піднімався, то в циліндр A упорскувалася холодна вода і поршень а опускався. У такий спосіб машина Ползунова працювала безупинно і всі дії в ній проходили автоматично.

23 травня 1766 року учні Ползунова Левзин і Черницин одні приступили до останніх випробувань парової машини. У «Денній записці» від 4 липня була відзначено «справна машинна дія», а 7 серпня 1766 року вся установка – парова машина і могутня повітродувка – була здана в експлуатацію.

Усього за три місяці роботи машина Ползунова не тільки виправдала усі витрати на її будівлю в сумі 7233 карбованців 55 копійок, але і дала чистий прибуток у 12640 карбованців 28 копійок. 10 листопада 1766 року казан почав текти і машина зупинилася. Незважаючи на те, що цю несправність можна було легко усунути, заводське начальство, не зацікавлене в механізації, закинуло винахід Ползунова. Протягом наступних тридцяти років машина не діяла, а в 1779 році тодішні управителі алтайських заводів віддали розпорядження машину розібрати, «знаходиться при оной фабрику розламати і ліс ужити, на що придатно буде».

VI. Джеймс Уатт. Універсальна парова машина подвійної дії

Приблизно в цей же час в Англії над створенням парової машини працював шотландець Джеймс Уатт.

Починаючи з 1763 року він займався удосконаленням малоефективної пароатмосферної машини Ньюкомена, що годилася тільки для перекачування води. Йому було ясно, що основний недолік машини Ньюкомена полягав у почерговому нагріванні й охолодженні циліндра. Яким же чином уникнути цього? Відповідь прийшла до Уатта недільним весняним днем 1765 року. Він зрозумів, що циліндр може постійно залишатися гарячим, якщо до конденсації відводити пару в окремий резервуар через трубопровід із клапаном. Більш того, циліндр може залишатися гарячим, а конденсор холодним, якщо зовні їх покрити теплоізоляційним матеріалом.

Крім того Уатт зробив ще кілька удосконалень, що остаточно перетворили пароатмосферну машину в парову. У 1768 році він подав прохання про патент на свій винахід. Патент він одержав, але побудувати парову машину йому довго не вдавалося. І тільки в 1776 році парова машина Уатта була, нарешті, побудована й успішно пройшла випробування. Вона виявилася вдвічі ефективнішою машини Ньюкомена.

У 1782 році Уатт створив нову чудову машину – першу універсальну парову машину подвійної дії. Кришку циліндра він оснастив винайденим незадовго до того сальником, що забезпечував вільний рух штока поршня, але запобігав витоку пари з циліндра. Пара надходила в циліндр поперемінно то з однієї сторони поршня, то з іншої. Тому поршень виконував роботу і під час зворотного ходу за допомогою пари, чого не було в попередніх машинах.

Оскільки в паровій машині подвійної дії шток поршня виконував роботу у два боки, колишню привідну систему з ланцюгів і коромисла, що реагувала тільки на тягу, довелося переробити. Уатт розробив систему зв'язаних тяг і застосував планетарний механізм для перетворення зворотно-поступального руху штока поршня в обертальний рух, використав важкий маховик, відцентровий регулятор швидкості, дисковий клапан і манометр для вимірювання тиску пари.

Запатентована Уаттом «ротативна парова машина» спочатку широко застосовувалася для приведення в дію машин і верстатів прядильних і ткацьких фабрик, а пізніше й інших промислових підприємств. Таким чином, парова машина Уатта стала винаходом століття, що поклав початок промисловій революції.

У 1785 році одна з перших машин Уатта була встановлена в Лондоні на пивоварному заводі Семюела Уїтбреда для розмелювання солоду. Машина виконувала роботу замість 24 коней. Діаметр її циліндра дорівнював 63 дюймам, робочий хід поршня складав 1, 83 м, а діаметр маховика сягав 4, 27 м. Машина збереглася до наших днів і сьогодні її можна побачити в дії в сіднейському музеї «Пауерхауз». Двигун Уатта годився для будь-якої машини і цим скористалися винахідники самохідних механізмів.