Уже более ста лет автомобильные инженеры работают над повышением отдачи мотора. Поначалу все было просто: больше литраж, больше цилиндров, больше мощности! Но довольно быстро стало понятно, что replacement for displacement все-таки необходим: в ход пошли компрессоры, турбины, усложнение ГРМ с многоклапанными конструкциями и регулируемыми фазами, распределенный и непосредственный впрыск, облегчение поршневой группы… Теперь, когда к ДВС все чаще в компанию стали добавлять электромоторы, кажется, что предел форсирования обычного мотора достигнут. Но нет – вы забыли про впрыск воды! Разберемся, зачем это делается и почему до сих пор не применяется в массовом автомобилестроении.
Обыватель при упоминании системы впрыска воды в цилиндр скептически хмыкнет: если двигатель автомобиля получит гидроудар, ничего хорошего из этого не выйдет. Но одно дело, когда при проезде глубокой лужи в двигатель через впускной тракт попадает большое количество воды, которую пытается сжать поршень – это приводит к разрушению шатунно-поршневой группы… Совсем другое – точечный впрыск специальной смеси в камеру сгорания.
Система впрыска воды чаще всего используется на высокофорсированных двигателях для улучшения их характеристик. Откуда получается дополнительная мощность? Существует сразу несколько вариаций системы, различающиеся только точками установки. Для этого во впускном коллекторе устанавливается специальная форсунка, подающая во впускной тракт водометанольную смесь, которая смешивается с топливной смесью, подаваемой в камеру сгорания.
Почему именно смесь воды со спиртом? Во-первых, такая жидкость замерзает при более низких температурах, а во-вторых, вода со спиртом обладает лучшим рассеиванием, из-за чего образуется более равномерная смесь и уменьшается температура во впускном коллекторе. За счет мелкодисперсных капель смесь охлаждается, что позволяет повысить степень сжатия, а также уменьшить скорость горения смеси в цилиндрах, а это снижает возможность детонации. Также снижение температуры горения топливно-водяной смеси влияет на химические процессы в камере сгорания, что уменьшает концентрацию вредных выбросов азота и углекислых газов.
Опыты российских конструкторов на дизельных двигателях с экспериментальными системами показали снижение выбросов оксидов азота в три-четыре раза, а выбросов СО2 – в 1,2 раза.
Казалось бы, одни плюсы! Но, как и все в мире, идеальных вещей не бывает. В отработавших газах увеличивается концентрация несгоревших углеводородов, что немного увеличивает расход топлива автомобиля. На малой скорости или полностью открытой дроссельной заслонке двигатель может работать неустойчиво.
Одной из ключевых причин является неравномерное распределение жидкости по цилиндрам – в некоторых из них неизбежно создается обедненная смесь. Обычно такую проблему можно решить, установив систему с индивидуальными форсунками на каждый из цилиндров, управляемых компьютером.
Кроме того, пользователи часто забывают, что в систему необходимо заливать только дистиллированную воду. Ведь растворенные в обычной воде соли могут привести к образованию нагара в камерах сгорания, и, как следствие, уменьшить ресурс двигателя. Посмотрите на накипь в чайнике – вы же не хотите, чтобы подобная гадость была и внутри цилиндров?
Статьи / Практика
Алюсил не виноват: настоящие причины ненадежности алюминиевых моторовАлюсил? Не, не слышал Сам по себе алюминий – металл достаточно мягкий, – это знают все, кто гнул в детстве бабушкины алюминиевые вилки. И даже прочности его сплавов, которые используются в...
75433 16 24 28.04.2016
Впервые в мировой практике впрыск воды в цилиндры двигателя применил венгерский инженер Bcnki в начале XX века. Еще спустя несколько лет профессор Хопкинсон из Англии успешно применил экспериментальную систему впрыска воды для улучшения характеристик промышленных двигателей. А наибольший вклад внес Гарри Рикардо, создатель одноименной марки, занимающейся выпуском автомобильных комплектующих. На его счету – многочисленные исследования, несколько патентов и даже монография High-Speed Internal Combustion Engine, в которых подробно описаны методы и испытания двигателей с впрыском воды.
В результате всех испытаний Рикардо представил двигатель, оснащенный системой впрыска смеси воды с метанолом, благодаря которой удалось добиться увеличения характеристик мотора почти что двукратно! Широкое применение водометанольные смеси нашли во время Второй мировой войны. Первую скрипку сыграли авиаторы, которые в погоне за скоростями и высотой искали любые ухищрения, чтобы выжать максимум мощности из поршневых двигателей, которых к концу войны все равно заменили реактивной авиацией.
В 1942 году на вооружение ВВС Германии поступил иcтребитель Focke-Wulf 190 D-9, оснащенный системой впрыска водометанольной смеси во время форсажа. Причем он был не единственным в своем роде в Люфтваффе. Похожей системой впрыска оснащались двигатели Daimler-Benz 605 и BMW 801D для Messerschmidt Bf-109, а также Junkers Jumo 213A-1. Стоит отметить, что авиационные двигатели того времени уже имели системы турбонаддува, и впрыск воды, по сути, играл роль интеркулера. Водометанольная смесь MW-50 впрыскивалась во впускной тракт авиационного двигателя, где смешивалась с топливной смесью, устремляясь в камеру сгорания. В результате контакта с раскаленными стенками цилиндров вода превращалась в пар, который, расширяясь, создавал в цилиндре избыточное давление, а предварительное охлаждение топливной смеси на впуске способствовало увеличению ее объема в цилиндре и улучшало эффективность сгорания топлива. В результате мощность немецких моторов кратковременно увеличивалась на 20-30 процентов, что давало последним преимущества по набору высоты и максимальной скорости.
На фото: Messerschmitt Bf-109
Собственные системы впрыска воды разработали и союзники. Так, американская компания Pratt & Whitney в своем двигателе J57 для бомбардировщика В-29 установила похожую систему для повышения характеристик двигателя на малых и средних высотах. Похожую систему с успехом применяли и на истребителях. В 1943 году по приказу НКАП моторный завод №45 должен был разработать документацию на советскую систему впрыска воды для двигателей АМ-38Ф. Опытная партия из пяти самолетов Ил-2, оснащенных двигателем с впрыском воды, была построена на заводе №18, однако после испытаний система была признана слишком дорогой и сложной в настройке.
На фото: ИЛ-2
С развитием в конце войны реактивных двигателей работы по увеличению мощности поршневых агрегатов были практически свернуты, и богатый опыт форсировки отошел на задний план. Но о системах вспомнили автомобильные компании. Первым впрыск водометанольной смеси на серийном автомобиле стали применять американцы из General Motors, которым такая система оказалась нужна для повышения детонационной стойкости турбомотора Oldsmobile F-85 Jetfire. Что из этого получилось, мы уже рассказывали вам ранее.
На фото: Oldsmobile F-85 Jetfire Hardtop Coupe 1963
Еще одним производителем, вспомнившем о полезных свойствах водометанольной смеси, стал шведский Saab, где до начала 1980-х годов устанавливали систему впрыска воды на Saab 99 Turbo S. Правда, с появлением интеркулеров, охлаждающих воздух во впускном тракте, такие системы на серийных автомобилях плавно сошли на нет, но не были забыты в автоспорте.
В 1983 году команды Формулы-1 Renault и Ferrari установили на свои болиды системы впрыска воды, позволившие итальянцам в итоге занять первое место в кубке конструкторов. На машинах были установлены баки объемом 12 литров для хранения смеси спирта и воды, регулятор давления и водяной насос, однако впоследствии подобные системы были запрещены регламентом.
На фото: Renault RE40 ‘1983
Похожие системы пытались внедрить в середине 1990-х в WRC, но и там они получили запрет через недолгое время, как и на ле-мановских спортпротипах. Очень широкое распространение баки с водой получили у американских гонщиков на ¼ мили. Могучие американские «восьмерки» дрегстеров, снабженные механическими нагнетателями, требовали серьезного охлаждения, а интеркулеры еще не получили широкое распространение. Тогда некоторые светлые головы и вспомнили о полезных свойствах водно-спиртовой смеси, подаваемой в двигатель. Так, суперкар Porsche 911, доработанный фирмой 9ff, в 2005 году установил рекорд скорости 388 км/ч для автомобилей, официально сертифицированных для дорог общего пользования. Его оппозитная «шестерка» с двумя турбокомпрессорами на пару с обычными интеркулерами была также оснащена системой впрыска воды.
На некоторое время интерес к системам от производителей угас, но в 2015 году про технологии вспомнили мотористы BMW, решившие применить впрыск воды уже не для повышения мощности, а для снижения расхода бензина. Первым автомобилем, опробовавшем систему впрыска воды с метанолом, стал пейс-кар BMW M4, участвующий в гонках MotoGP. Но если там была установлена обычная форсунка, подающая смесь во впускной коллектор, то на опытном трехцилиндровом турбомоторе рабочим объемом 1,5 литра система стала более продвинутой.
Вода смешивается с топливной смесью с помощью топливного насоса высокого давления Bosch, срабатывающему только на оборотах мотора свыше 4 000. Водно-топливная смесь через форсунку впрыскивается в саму камеру сгорания. В результате мощность 201-сильного двигателя увеличилась на 14 л. с., возросла детонационная стойкость двигателя, что позволило поднять степень сжатия с 9.5:1 до 11,0:1 и в целом улучшить отдачу мотора на низких и средних оборотах. Объем водяного бака с подогревом – 7 литров, а в обычных условиях автомобиль расходует около 1,5 литра воды на 100 км пути, что означает необходимость пополнения системы почти каждые 500 километров.
На фото: BMW M4 Coupé MotoGP Safety Car (F82) ‘2015
Однако инженеры BMW предусмотрели и другие способы добычи воды: при работе кондиционера конденсат из системы автоматически сливается в бак. Все эти ухищрения позволяют экономить почти 8% топлива на 100 км пути в смешанном цикле, а особенно эффективно система может работать в паре с гибридным приводом. Правда, о таких гибридах в БМВ пока молчат.
Статьи / Практика
Лучшие современные бензиновые моторы Европы: с наддувом и безКаждый год множество моторов получают премию «лучший мотор года» в Европе и США. Казалось бы, вот они, лучшие представители двигателей внутреннего сгорания. На деле все обычно иначе: лучшие...
59110 11 37 18.02.2016
Серийный выпуск двигателей с водометанольной системой впрыска по планам должен начаться уже в конце этого года, причем поставляться такие БМВ будут и в Россию. На наше счастье, из-за повышенной стойкости к детонации эти машины будут менее требовательны к октановому числу – заправляться можно будет обычным Аи-95.
Если очень хочется, то можно. Начитавшись интернета, умельцы делают самодельные системы, используя в качестве элементов капельницы, медицинские шприцы и прочие изделия, устанавливают во впускном коллекторе за дроссельной заслонкой и… такие системы работают.
Впрочем, все плюсы от повышенной мощности или крутящего момента перечеркиваются одним жирным минусом. Ведь по сути такой самопал просто льет огромное количество воды в коллектор, не распыляя ее, в результате чего водяная взвесь поступает во все цилиндры неравномерно. О последствиях мы уже говорили выше – в некоторых цилиндрах воды больше, чем в остальных, что приводит к обеднению смеси в отдельных цилиндрах и неравномерную работу мотора. В худшем случае количество воды, поступаемой в цилиндр, так велико, что приводит к шансу получить тот самый пресловутый гидроудар.
Для тех, у кого есть чуть больше денег, продавцы тюнинг-аксессуаров предлагают комплект из насоса высокого (около 5-10 бар) давления, электронного блока управления насосом, форсунок для впрыска смеси и, естественно, бачка для воды. В самых дорогих системах применяется клапан, регулирующий давление и количество поступаемой воды.
Принцип работы такой системы прост: блок управления, подключенный к датчику расхода воздуха двигателя, анализирует полученную информацию и рассчитывает подачу воды, дав команду насосу.
Несмотря на кажущуюся простоту, и здесь возникают определенные сложности. Впрыск воды происходит только на определенных режимах работы двигателя, обычно подобные системы работают при оборотах двигателя свыше 3 000 об/мин. К тому же система почти не контролирует подачу смеси, а только подает команду на включение/выключение насоса. Основным ограничением на количество впрыскиваемой воды становится только производительность самой форсунки.
Кстати, пока блок даст команду насосу на запуск, пока насос включается и начинает перекачивать воду, происходит задержка между отправкой команд на впрыск топлива и впрыск воды, что неминуемо снижает эффективность всей системы.
Главными спецами по системам впрыска воды для автомобильных двигателей были признаны конструкторы британской фирмы Aquamist, в 1990-е поставлявшие комплекты для болидов WRC, пока их не запретили. И цена на тюнинг-киты колеблется в районе 3 000 долларов. В общем, пока впрыск воды остается довольно экзотическим, недешевым и, положа руку на сердце, не таким уж эффективным средством форсировки.
www.kolesa.ru
При работе двигателя водяной насос засасывает охлажденную воду из радиатора и нагнетает ее в водораспределительную трубу. Из этой трубы вода через специальные отверстия поступает к наиболее нагретым частям двигателя, омывая их, забирает часть тепла. Нагретая вода поступает в верхний бачок радиатора, а затем через его сердцевину перетекает снова в нижний бачок. Вентилятор, установленный на валу водяного насоса, создает поток воздуха, который проходит через сердцевину радиатора и охлаждает протекающую через него воду. [c.48]
Водяной насос центробежного типа служит для создания принудительной циркуляции воды или другой охлаждающей жидкости в системе охлаждения двигателя. У большинства моделей двигателей водяной насос (рис. 20) установлен на одном валу с вентилятором и приводится в движение от коленчатого вала двигателя посредством ременной передачи. [c.50]При принудительной системе охлаждения двигателя водяной насос создает циркуляцию охлаждающей жидкости через рубашки охлаждения, патрубки, шланги и радиатор. Жидкость омывает гильзы цилиндров и через отверстия в блоке цилиндров поступает в полости обеих головок цилиндров (у У-образного двигателя), затем, омывая приливы клапанов, охлаждает их и поступает в полость подогрева впускного трубопровода. [c.123]
ДО 2 кгс/см . У большинства моделей двигателей водяной насос уста- новлен на одном валике с вентилятором и приводится в действие от коленчатого вала клиноременной передачей. [c.65]
В механизмах охлаждения перед сборкой двигателя с жидкостным охлаждением нужно проверить исправность радиатора, резиновых шлангов соединения радиатора с рубашкой двигателя, водяных насосов и ремней вентилятора, а также отсутствие накипи в рубашке двигателя. При обнаружении неисправных ремней вентилятора или шлангов их нужно заменить. Для проверки исправности радиатора следует закрыть пробкой нижний патрубок, запол- [c.133]
При наличии в системе охлаждения двигателя водяного насоса большой производительности, под напо юм кото )ого может приоткрыться заслонка термостата, следует предусматривать установку байпасного трубопровода, допускающего слабую циркуляцию воды в обход радиатора, вследствие чего вода в рубашке блока цилиндров быстро прогревается (фиг. 30). [c.37]
У большинства моделей двигателей водяной насос установлен на одном валике с вентилятором, располагается в верхней передней части блока двигателя и приводится в действие от коленчатого вала с помощью ременной передачи. [c.124]
Система охлаждения (рис. 21) - жидкостная, закрытая, с принудительной циркуляцией. Система состоит из водяной рубашки в блоке и головке цилиндров двигателя, водяного насоса, термостата, радиатора, расширительного бачка, электровентилятора, сливных краников,датчиков [c.33]
Система охлаждения (рис. 69) - жидкостная, закрытая, с принудительной циркуляцией, состоит из водяной рубашки в блоке и головке цилиндров двигателя, водяного насоса, радиатора, расширительного бачка, вентилятора, термостата, пробки расширительного бачка, сливных краников и пробок. В систему также включен радиатор отопления кузова. [c.116]
Кроме основных деталей двигатель имеет ряд вспомогательных механизмов для подачи топлива (топливные насосы, смесительные устройства, фильтры, топливные баки, регулятор), смазки (масляные насосы, фильтры, масляные баки, масленки), охлаждения (водяные насосы, водяные баки, радиаторы) и другие устройства, необходимые для его обслуживания. Вспомогательные механизмы приводятся в движение от коленчатого вала. [c.178]
Эксплуатационная экономичность транспортных двигателей повышается, если их мощность используется в условиях максимальной загрузки. С этой целью создаются двигатели, у которых при уменьшении нагрузки отдельные цилиндры выключаются из работы. Для уменьшения механических потерь больше внимания следует уделять рациональному выбору частоты вращения, совершенствованию конструкции вспомогательных агрегатов и выключению их из работы на отдельных режимах, когда их работа не нужна. Например, на отдельных режимах работы двигателя можно выключать водяной насос и вентилятор. В настоящее время для улучшения экономичности используют уменьшение частоты вращения и увеличение хода поршня. Эксплуатационный расход топлива ДВС можно существенно уменьшить путем совершенствования систем управления двигателем, в том [c.249]
Нехватка специальных судовых двигателей малых мощностей для катерного флота малых рек и верховий магистральных рек в довоенный период в значительной мере компенсировалась применением тракторных и автомобильных двигателей, при этом из-за отсутствия реверсивных муфт использовали коробки скоростей. На быстроходных служебных катерах морских портов и разъездных вспомогательных малотоннажных судах различного назначения устанавливали бензиновые двигатели Московского и Горьковского автозаводов с коробками скоростей и дополнительными шестеренчатыми водяными насосами для охлаждения. Тракторные двигатели Челябинского и Харьковского тракторных заводов, конвертированные для работы на судах, применялись на рабочих баркасах, промысловых судах, речных буксирах и других малотоннажных и мелкосидящих судах, рассчитанных на использование в отдаленных районах страны. Проблема обеспечения таких установок запасными частями решалась сравнительно легко, поскольку автомобильные и тракторные двигатели названных заводов изготовлялись в массовом количестве и эксплуатировались по всей территории СССР. [c.289]
Охлаждение двигателя водяное, принудительное, с центробежным насосом и термостатом сильфонного типа. Вентилятор смонтирован на валике водяного насоса, приводится во вращение трапециевидным ремнём. [c.96]
Вентиляция картера принудительная. Подвеска двигателя эластичная в четырёх точках на круглых резиновых подушках. Бензиновый насос диафрагменного типа с верхним отстойником и с дополнительным ручным приводом. Карбюратор вертикальный, балансированный, с обратным потоком и с переменным сечением диффузора. В карбюратор встроен ограничитель числа оборотов. Карбюратор оборудован ускорительным насосом и экономайзером. Воздушный фильтр сетчатый, с масляным резервуаром. Водяной насос центробежного типа. Термостат установлен в патрубке головки блока. Подогрев воды для облегчения запуска в холодное время осуществляется специальной бензиновой лампой. [c.99]
Водяной контур состоит из водяного насоса, рубашки цилиндров двигателя и сепаратора. Вода, прокачиваема насосом через рубашки цилиндров, поступает в виде пароводяной смеси в сепаратор. В сепараторе про- [c.178]
Двигатели в танке расположены маховиками вперёд. Литой ка )тер 1, общий для обоих маховиков, с передней стороны, и траверса 2, закреплённая сзади на картерах распределения, жёстко соединяют оба двигателя. Для раздельного запуска двигателей или отключения одного из них на каждом из маховиков смонтировано однодисковое сцепление. Оба двигателя по конструкции одинаковы, но имеют различное расположение вспомогательных механизмов топливного насоса 3, генератора 4 и водяного насоса 5. У левого [c.202]
Механические потери обусловлены трением в подшипниках, в поршнях, в распределительном механизме, в масляном и водяном насосах, в компрессоре. Если принять все чисто механические потери за 100% то потери в отдельных механизмах выразятся примерно так-, в поршнях — 75%, в подшипниках — 20%, в распределительном механизме — 2%, в масляном и водяном насосах — 3%. В общем все чисто механические потери в бескомпрессорных двигателях составляют 12—13%, в компрессорных 15-16% от N g. Чисто механические потери пропорциональны числу оборотов. Суммарные гидравлические и механические потери достигают 20—ЗОО/о от М/ g. [c.514]
K-Ti-M-Цп-Т,- Цп-М-Сб Требование местной зашиты при химикотермической обработке (цементации и азотирования) гальваническим покрытием Требование обезжиривания поверхности детали и последующего гальванического покрытия Валик водяного насоса двигателя тяжело нагруженные шестерни с шлицевыми отверстиями гильзы цилиндра двигателей (азотируемые) [c.142]Идея об устройстве, которое могло бы приводить в движение машины, не используя ни мускульную силу людей и животных, ни силу ветра и падающей воды, возникла впервые, насколько известно, в Индии в ХИ в. Однако практический интерес к ней проявился в средневековых городах Европы в ХИ1 в. Это не было случайностью универсальный двигатель, способный работать в любом месте, был бы очень полезен средневековому ремесленнику. Он мог бы приводить в движение кузнечные меха, подававшие воздух в горны и печи, водяные насосы, крутить мельницы, поднимать грузы на стройках. Говоря современным языком, создание такого двигателя позволило бы сделать существенный шаг п в энергетике, и в развитии производительных сил в целом. [c.9]
В отличие от современных ему и будущих изобретателей гидравлических ppm такого типа (водяной двигатель-1- водяной насос) Леонардо знал, что он работать [c.43]
Слоистые шнуры. Этот тпп набивки изготовляется из слоев полотна и резины. Хлопковая ткань имеет тонкое плетение, а слой резины между слоями ткани очень тонок, что делает набивку сравнительно жесткой и твердой. Некоторые разновидности слоистых шнуров применяются в качестве поршневых колец водяных насосов. Толстые ткани в сочетании с утолщенными слоями резины применяются для более мягких и податливых набивок. Вообще эти набивки используются для штоков паровых двигателей, водяных насосов и гидравлических таранов. Снарумш слоистые шнуры прографичиваются и могут смазываться. Более мягкие и податливые набивки применяют в старых, изношенных механизмах [c.125]
При принудительной закрытой системе охлалохлаждающей жидкости через [c.117]
В автотракторных двигателях водяной насос и вентилятор часто располагаются на одном валу около радиатора и приводятся в действие ременной передачей от коленчатого вала. На рис. 119 показана подобная конструкция. Вал 2 с напрессованными на него чугунной крыльчаткой 4 водяного насоса и стальной ступицей 8 вращается в двухрядном щарикоподщипнике 6, установленном в крышке 1 корпуса 5 насоса. Крышка и корпус отлиты из алюминиевых сплавов. Полость нагнетания насоса уплотняется сальником 3, состоящим из латунного корпуса, запрессованного в крышку /, и резиновой манжеты, прижимаемой пружиной к торцу корпуса сальника и графитовому кольцу, который уплотняет торец крыльчатки. Подшипник заполнен смазкой, удерживаемой сальниками. На ступице 8 винтами 9 закреплены штампованный из стали шкив 7 для клинового ремня привода и пластмассовый вентилятор 10. [c.177]
| Фиг. 33. Работа термостатр системы охлаждения а — При прогретом двигателе б — при непрогретом двигателе / — водяной насос 2 —головка цилиндров 3 — прокладка выпускного патрубка головки цилиндров 4 — выпускной патру-оок головки цилиндров 5 — корпус термостата — шторка перепускных окон для холодной воды в корпусе термостата 7 — прокладка между корпусом термостата н патрубком 8 — клапан термостата Р — стержень термостата 7 — гофрированный баллон //—перепускной |  |
Первым тепловым двигателем была паровая машина, созданная в начале XVIII в. англичанином Т. Ньюкоменом (1663—1729 гг.) в качестве привода к сконструированному им водяному насосу. [c.325]
Чугун с шаровидным графитом успешно применяется на авторемонтных заводах в качестве заменителя бронзы Бр. ОЦС5-5-5, содержащей 85% дефицитной меди, при изготовлении втулок водяных насосов тракторных двигателей. При работе втулки в паре с закаленным валиком рекомендуется прп- [c.78]
К всасывающему отверстию водяного насоса. Нормально этот отвод закрыт редукционным клапаном. В первое время после запуска двигателя, пока вода ещё не нагрелась, термостат через свой клапан затормаживает нормальную циркуляцию воды через радиатор, и в системе создаётся повышенное давление. Под влиянием повышенного давления открывается редукци- [c.171]
Максимальная мощность двигателя, максимальный крутящий момент и минимальный удельный расход топлива (на полном дросселе) даны для двигателей, снабжённых полным комплектом оборудования (воздухсючи-стителем, водяным насосом, генератором), но без глушителя и вентилятора. [c.259]Вспомогательное оборудование состоит из трёхцилиндрового четырёхтактного двигателя, трёхступенчатого компрессора, генератора и водяного насоса привод — от вспомогательного двигателя. Холодильник для главного двигателя помещён впереди, для вспомогательного — сзади тепловоза. Для сжатого воздуха имеются баллоны ёмкостью 2 мК Разгон тепловоза с поездом совершался сжатым воздухом, в который впрыскивалось определённое количество топлива, зажигаемого особой свечой. Несмотря на все предосторожности, при работе получались пропуски в зажигании и как следствие этого повышение давления в цилиндрах двигателя. [c.611]Тяжёлые металлорежущие и деревообделочные станки крупных размеров. Кузнечные молоты и прессы. Двигатели Дизеля, насосы и компрессоры большой мошности. Водяные и паровые турбины. Паровые машины. Горнозаводское и металлургическое оборудонание. Полиграфические машины крупных размеров. Паровозы, тепловозы и электровозы. Электродвигатели большой мощности. Подъёмно-транспортное оборудование тяжёлых типов. Дорожные машины [c.191]
С л е с а р ь-т рубопроводчик 6-г о разряда. Сборка, укладка и ремонт трубопроводов различных систем и давлений, подводка трубопроводов к паровым котлам, компрессорам, двигателям, нефтяным и водяным насосам, ремонт и монтаж насосов, гибка сложных змеевиков из труб 4—6" в горячем состоянии, разметка всевозможных по сложности схем трубопроводов, изготовление всевозможных сложных шаблонов для гибки труб по чертежам и по месту, гибка и правка труб в холодном состоянии, гибка труб больших диаметров в горячем состоянии под различными углами, в различных плоскостях. Испытание трубопроводов (сети и арматуры) на требуемое давление, проверка плотности соединений арматуры, трубопроводов. Определение степени износа н необходимости замены деталей. Пользование чертежами и схемами любой сложности и проверочным и мерительным инструментом, руководство работой трубопроводчиков низких разрядов. [c.119]
mash-xxl.info
Как известно из механики, каждое тело, поднятое над землёй, обладает потенциальной энергией. Это в равной степени относится и к воде.
Если, например, имеется какой-нибудь запас воды т, поднятой относительно некоторого уровня на высоту h, то эта вода обладает относительно этого уровня потенциальной энергией mgh. Если эта вода упадёт с высоты h, то частицы её приобретут скорость, определяемую из равенства v = 2gh. Потенциальная энергия воды при этом превратится в кинетическую энергию mv2/2. Если не принимать во внимание незначительные потери энергии, неизбежные при этом переходе, то можно написать, что mgh = mv2/2.
Мощность источника воды зависит не только от высоты h, с которой вода падает (высота напора), но и от количества воды, протекающей в 1 сек. Если, например, в 1 сек проходит Q м3 воды, т. е. 1000 Q кГ, то эта вода, падая с высоты h, может развить мощность:
1000 · Q · h : 75 (л.с.)
В природе сравнительно редко встречаются случаи, когда вода в большом количестве падает непосредственно со значительной высоты. Чаще всего приходится пользоваться такими реками, русла которых имеют небольшой уклон. В этих случаях для создания напора, необходимого для работы гидравлических двигателей, приходится уровень воды поднимать искусственно, при помощи плотин. Если установить плотину поперёк реки, то уровень воды в реке перед плотиной поднимется.
На рисунке изображена плотина Днепровской гидроэлектростанции имени В. И. Ленина. Максимальная высота напора воды около 51 м, общая длина плотины 760 м.
За счёт энергии поднятой воды гидравлические двигатели могут совершить механическую работу. При этом они используют как потенциальную, так и кинетическую энергию воды.
Одно из простейших и древнейших двигателей – водяное колесо. На рисунке изображён разрез наливного колеса, которое использует главным образом потенциальную энергию воды и лишь частично кинетическую энергию. Коэффициент полезного действия такого колеса порядка 40%, а мощность незначительная. В настоящее время водяные колёса строятся редко.
Наиболее совершенные гидравлические двигатели – водяные турбины. В таких турбинах вода отдаёт энергию колесу путём изменения величины и направления своей скорости в лопастях турбины.
Строящиеся и используемые в настоящее время турбины подразделяются на реактивные и активные.
На рисунке изображена схема течения воды через реактивную турбину. Рабочее колесо 2 этой турбины находится внутри направляющего колеса 1 с поворотными лопатками. Поворотом лопаток направляющего колеса регулируется расход воды.
С лопаток направляющего колеса вода с большой скоростью (v0) устремляется на лопатки рабочего колеса и, пройдя по ним, уходит в отводную трубу со значительно меньшей скоростью (v). Масса воды m передаёт при этом рабочему колесу энергию:
mv02/2 – mv2/2 = A
На рисунке показана схема установки реактивной турбины на гидроэлектростанции, а на следующем рисунке изображено отдельно рабочее колесо большой реактивной турбины. Мощность турбин, установленных на Волжской ГЭС имени В. И. Ленина, порядка 115 тыс. квт. Диаметр рабочего колеса такой турбины 9,3 м, а её общий вес около 1500 Т.
Реактивные турбины применяются при самых разнообразных напорах (от 0,5 до 250 м). Коэффициент полезного действия их доходит до 94,5%.
На рисунке изображена схема работу активной турбины. Вода из насадки H (сопла), внутри которой движется игла, регулирующая поступление воды, попадает на рабочее колеса А, снабжённое лопатками, имеющими внутри так называемый нож.
Попав на лопатку в направлении, почти касательном к ободу колеса, струя воды разрезается ножом и отклоняется в обе стороны. При этом вода теряет скорость, отдавая колесу свою кинетическую энергию; за счёт этой кинетической энергии и происходит работа турбины.
Активные турбины применяются при напорах от 100 м и выше. Их мощность доходит до 20 000 кет, а число оборотов – до 200 в минуту.
scibio.ru
Здравствуйте! Гидравлические двигатели ипользовались еще в глубокой древности. История не может точно указать, кто первый применил водяное колесо. Независимо от каких бы то ни было научных сведений, сама собой казалась вполне ясной возможность использовании сил реки, и осуществление этой возможности легко достигалось простыми средствами.
По данным последних исследований установлено, что в Индии еще за тысячи лет до настоящего времени существовали водосиловые установки, которые служили для выполнения работ вместо людей и животных. При торговых сношениях с берегами Черного и Средиземного морей искусство строить водяные колеса проникло и распространилось в Римской империи, а оттуда, вместе с римской культурой, в Германию и другие страны.
В Древнем Риме, во время императора Августа (63 год до новой эры), имелись водяные мельницы. Однако, это были еще единичные случаи. Около 300 года новой эры в Риме еще имелось много мельниц, которые приводились в движение силой животных и рабов, главным образом — силой рабов, на содержание которых тратили меньше, чем на содержание животных.
Лишь постепенно, с уничтожением рабства, начало развиваться устройство водяных мельниц. Римские мельницы устраивались на каналах, подводивших воду к городу. Когда в 536 году город был обложен готами, запершими каналы, вследствие чего мельницы должны были бездействовать. Животной же силы было недостаточно, чтобы приложить ее для движения мельниц. Поэтому была осуществлена мысль устроить водяные колеса на баржах, которые работали на реке Тибр, протекающей через город.
С того времени такие плавучие мельницы способствовали чрезвычайно большому распространению водяных мельниц, появившихся вскоре в большом числе в Европе. До начала восемнадцатого века водяные колеса были единственными гидравлическими двигателями. Применяемые сначала для движения мельниц, они постепенно получают распространение и в других отраслях промышленности. Замена в них силы мускулов людей и животных механической силой воды, более значительной по своей величине, способствовала значительному улучшению производства.
В особенности громадное значение имело употребление водяных колес на металлургических заводах, где благодаря им оказалось возможным применение больших воздуходувных машин. Сначала эти колеса работали как подливные, в которых вода действовала в нижней части колеса. Выполнялись они из дерева плотниками. С течением времени появились особые мастера этого дела, строившие не только колеса, но и все принадлежности к ним — валы, подшипники, зубчатые колеса.
Никаких научных оснований и исследований долгое время не было, и только с появлением тепловых машин, создавших переворот в промышленности, начинается теоретическое и практическое изучение двигателей.
teplosniks.ru
Для подъёма воды в оросительные каналы служили водяные колёса (первые простейшие гидравлические двигатели), использующие ее энергию. Первые водяные колеса начали применяться более чем за 3000 лет до н.э. в Египте, Китае, Индии и других странах (рис. 3.2). Сведения об их использовании приводятся в таких древних источниках, как «География» Страбона (63 г. до н.э. – 24 г. н.э.) в семнадцати книгах, «Десять книг об архитектуре» Витрувия (вторая половина I века до н.э.).
Витрувий так описывает водяное колесо:
«Вокруг вала устанавливается колесо, по своим размерам соответствующее высоте, на которую должна быть доставлена вода, вокруг него, по внешнему кругу, устанавливаются кубические ящики, которые делаются водонепроницаемыми при помощи смолы и воска. Когда колесо путём наступания приводится в движение, то наполняющиеся ящики поднимаются кверху и на обратном пути выливают своё содержимое в водохранилище».
Если течение реки достаточно сильное, то оно само может вращать колесо и усилия раба или животного можно заменить силой текущей воды. У того же Витрувия читаем: «В реках также устанавливаются водоподъёмные колёса, подобные вышеописанным, с той только разницей, что к ним с наружной стороны приделываются лопасти, которые, будучи увлечены течением воды, своим движением заставляют вращаться колесо и, наполняя при этом ящики водой и поднимая их кверху, без работы толкания, путём использования течения воды, сами вращаясь, выполняют необходимую работу».
На рис. 3.3 показано старинное сирийское водоподъёмное колесо – нория.
Древние греки поняли, что вращающееся водяное колесо может не только поднимать
воду, но и совершать другую полезную работу, если его ось соединить с каким-нибудь механизмом. От этой догадки оставался лишь шаг до изобретения водяной мельницы. И этот шаг был сделан. В Древней Греции и Риме водяные колеса уже использовались для вращения мельничных жерновов.
В те времена простое устройство водяной мельницы представлялось настоящим чудом, сродни «самостоятельно» открывавшимся дверям храмов и «беспричинному» появлению огня на жертвенном очаге. Но там эти действия, казалось, производили сами боги, а здесь, на водяной мельнице, самая простая и привычная земная работа – размол зерна – осуществлялась как бы сама собой, без монотонного и тяжелого труда рабынь, растирающих зерно между камнями (рис. 3.4).
Рис. 3.2. Китайское водочерпальное колесо
Рис. 3.3. Старинное сирийское водоподъёмное колесо – нория
Один из поэтов той эпохи – македонянин Антипатр Фессалоникский, живший в I столетии до н.э., – посвятил водяной мельнице оду:
Дайте рукам отдохнуть, мукомолки;спокойно дремлите,Хоть бы про близкий рассвет громкопетух голосил:Нимфам пучины речной ваш трудпоручила Деметра; Как зарезвились они обод крутя колеса!Видите? Ось завертелась, а осикрученые спицы С рокотом движут глухим тяжестьдвух пар жерновов. Снова нам век наступил золотой:без труда и усилий Начали снова вкушать дар мыДеметры святой.
Рис. 3.4. Старинная водяная мельница
В древнем Риме уже во II в. водяные мельницы были распространены почти повсеместно, все больше и больше работ выполнялось с их помощью. Водяные колеса использовались и для выжимания масел, и для размягчения яблок, из которых приготовляли любимый римлянами напиток – сидр, с их помощью заполнялся водой знаменитый римский водопровод. А когда во время осады Рима остготы разрушили водопровод и «вечный город» остался без воды, император Вилезарий устроил прямо на Тибре огромные плавучие водяные колеса, служившие для ее подачи в город.
Наиболее древняя конструкция водяного колеса приводилась в движение давлением текущей воды на лопатки (ковши) в нижней его части.
До сих пор эксплуатируется водохранилище комплексного использования Бенде Эмир (Иран), имеющее тысячелетнюю историю.
Водяные мельницы и колеса довольно быстро распространились по Европе. В Западной Европе строились небольшие водохранилища для устройства водяных колес. Так, во Франции сохранились остатки каскада из 16 водяных мельниц вблизи г. Арля, построенных в III–IV вв. Широкое распространение водяные мельницы получили здесь в XI– XIV вв. В Англии водяная мельница появилась примерно в VIII в., а уже в 1086 году в Тренте и Северне были зарегистрированы 5624 мельницы.
Водяные колеса все время совершенствовались. Были придуманы довольно сложные устройства и передаточные механизмы, которые позволяли использовать силу воды не только для помола зерна, но и для производства самых различных работ. Водяные колеса вращают станки, приводят в движение кузнечные меха, помогают металлургам поднимать руду из шахт. Вот как в рукописи VIII в. описывается использование энергии небольшой реки:
«Сначала река наталкивается на мельницу…, потом ее зовут к себе сукновальни, находящи3 еся по соседству с мельницей… Опуская и под3 нимая тяжелые песты или – лучше сказать – молоты или деревянные ступы…, река осво3 бождает сукновалов от утомительной рабо3 ты… Быстрое течение реки приводит в движение большое количество водяных колес. Затем покрытая пеной река медленно дви3 жется далее… Здесь ее принимает общежитие братии, и она принимает деятельное учас3 тие в выработке того, что необходимо для обуви братии… Затем, мало3помалу распада3 ясь на множество рукавов, река суетливо кру3 жится, заглядывает в отдельные мастерские, тщательно отыскивая, где имеется надоб3 ность в ее службе: при варке, просеивании, вращении, растирании, орошении и мытье».
Водяные мельницы применялись и в Древней Руси. Об этом упоминается впервые в ХIII в. в ярлыке хана Менгу-Темира. В дарственную грамоту 1292 г. галицкого князя Льва Даниловича Спасскому монастырю включены водяные мельницы, а Дмитрий Донской в 1389 г. в духовном завещании назвал все принадлежавшие ему водяные мельницы. В 12 известных «Жалованных грамотах Черниговского князя Свидригайла» своим слугам в 1433–1444 г.г. также упоминаются водяные мельницы.
Эти мельницы весьма ценились и поэтому никогда не забывались в завещаниях. Так, в завещании князя Владимира Андреевича, написанном в 1440 году, говорится о водяных мельницах на реках Яузе и Неглинной. Как свидетельствуют летописи, на Неглинной реке в 1519 г. работали 3 водяные мельницы и одна толчея – устройство большого объема для толчения. (Как пишет В.Даль, «какова толчея, та3 ково и толокно»). Там же была выполнена и каменная плотина. Летопись сообщает: «Князь Великий Василий Иванович пруды копал и мельницу каменную доспел на Неглинке…». На Руси в старину строителей водяных мельниц называли водяными людьми.
В 1528 г. была построена водяная мельница на большой реке Волхов. Как записано в Новгородской летописи, «… и ограду сдела, и колесо постави, и камень жерновый постави, и камень нача и вертетися, тако видети, кабы ему и молоти». В ХVI–XVII вв. водяные мельницы строят в большом количестве также в отдаленных районах Урала, Сибири.
Описывая поселения Украины конца XVI века, А.Я Ефименко в своей книге «История украинского народа» (1906) отмечает, например, Побужье как «территорию с огромными удобствами и выгодами для заселения. Вол3 нистая поверхность с чрезвычайно плодо3 родной почвой была орошаема массою текучей воды, образующей превосходные рыбные пруды и в то же время очень удобной для устройства мельниц». Жители украинских поселений занимались и земледелием, но в данный период это был лишь второстепенный, побочный промысел, что доказывает ограниченное количество мельниц (млынов), которые всегда регистрировали в качестве важной статьи доходов.
Вскоре ситуация резко меняется. Диакон Павел Алеппский, сопроводавший летом 1654 года антиохийского патриарха Макария в путешествии по Украине, в описании приходит в восторг от кипучей жизненности страны. В частности, писателя приводили в удивление и восторг множество домашней птицы и животных, особенно свиней, огромные и разнообразные посевы, сады и огороды, рыбные пруды и мельницы с толчеями. В ХVII в. водяные мельницы получили широкое распространение на территории Украины.
Мельницы (млыны) становятся атрибутикой украинского пейзажа (рис. 3.5).
Вспомним, к примеру, «Наймичку» Т.Г. Шевченко («Придбали хутір, став і млин,…»).
Для приведения в движение водяных колес использовалась также сила прилива. Приливные мельницы появились в ХI в. на побережье Адриатического моря, а также в Англии и Франции. Так, в Англии в устье р.Дебен до сих пор работает мельница, первое упоминание о которой имеется в записях Вудбриджского прихода в 1170 г.
К более поздним временам относится сохранившаяся жалованная грамота Ивана Грозного, в которой упоминается о приливных
мельницах, построенных Никитой Павловым на берегу Белого моря в Усть-Золотице, а также в других местах.
Именно в средние века основным энергетическим источником во всех видах производства становится энергия воды. Привычными стали машины, которые при помощи энергии воды точили металлы, ткали полотно, пилили доски и волочили проволоку.
Уже в конце XII в. в Нюрнберге были широко распространены шерстобойни, в которых металлические пальцы для трепания шерсти приводились в движение водяным колесом. К 1351 г. относится изобретение первого вододействующего стана для изготовления железной проволоки. В рукописи Виллара де Оннекура 1245 года описана первая лесопилка, приводимая водяным колесом.
На оловянных рудниках Саксонии переработка руд происходила в мокрых толчеях, или «цвиттер-мельницах», впервые построенных в 1507 году. В них руда измельчалась до состояния взвеси пестами – деревянными бревнами, обитыми железом.
Поначалу каждый толчейный пест приводился в движение отдельным водяным колесом, причем вода, стекавшая с верхнего колеса, падала на приводное колесо, расположенное ниже. Позднее руду стали измельчать «пестами, которых в одном ряду иногда стоит более двадцати», о чем с восхищением сообщает Г.Агрикола в своей монографии «О горном деле и металлургии». Они приводились в движение одним-единственным водяным колесом, соединенным с трансмиссионным устройством. Эту роль выполнял стальной вал с жестко закрепленными дисковыми колесами, от которых приводные ремни шли к пестам. Песты равномерно поднимались и опускались один за другим.
На рудниках главной заботой была проблема водоотлива. В качестве движущей силы вода была незаменимым помощником рудокопа. Попадая в шахту, она становилась его лютым врагом, угрожала его жизни и мешала работать. Днем и ночью на мокрых, скользких шахтных лестницах по двое в ряд стояли водоносы, которые из рук в руки передавали друг другу кожаные ведра: пустые – вниз, полные – наверх. На водоотливе было занято до 200 человек в смену, а всего – 600. Из документов 1535 года видно, что водоотлив посредством кожаных ведер обходился в 14 тыс. гульденов ежегодно. Как текущие эксплуатационные расходы – сумма по тем временам прямо-таки чудовищная.
Рис. 3.5. Водяная мельница в Украине (с картины 1900 г.)
Одним из первых приспособлений для откачки воды на рудниках была водоотливная машина с черпаками, установленная в 1535 г. на руднике Виндельман и работавшая от водяного колеса. Её называли «Хайнцем». «Хайнц» представлял собой трубопровод из просверленных еловых брёвен с пеньковым канатом или железной цепью внутри. Для соединения брёвен друг с другом в широкую комлевую часть одного ствола вставлялась верхушка следующего. На канате были укреплены кожаные черпачки. Концы соединялись в бесконечное «ожерелье», которое поднимало вверх рудничную воду.
В 1553 году людей на водоотливе полностью заменила «швацкая машина», на которую смотрели как на новое чудо света. Название машина получила от места ее установки – рудника Шваца в Тироле, австрийские Альпы. Она представляла собой гигантское водяное колесо с двумя рядами лопастей (рис. 3.6). Последние располагались друг против друга, отчего колесо вращалось как вперед, так и назад. Размещалось оно над шахтой, в выемке, вырубленной в породе. С вала колеса опускались в шахту две цепи, которые поднимали наверх деревянные бадьи с рудой и породой и огромные, емкостью по 1400 л, мешки-черпаки с водой, сшитые из двух бычьих шкур каждый. В 1610 году заработала вторая водоподъемная машина. В 1650 году в Шваце установили новую водоподъемную машину с водяным колесом, имевшим 11 м в поперечнике. К 1740 году ее производительность была доведена до 13 тысяч кубических метров в сутки.
В 1550 году в Аугсбурге существовала очень сложная система городского водоснабжения: водяные колеса подавали воду при помощи архимедовых винтов на городскую водокачку, откуда она по разветвленной системе трубопроводов попадала в дома. Водоснабжение Лондона в течение 250 лет осуществлялось приливной мельницей, сооруженной в 1583 году немецким инженером Питером Морисом.
Постепенно конструкция водяного колеса совершенствуется, и оно становится основным двигателем в мануфактурном производстве, превращаясь в гидравлический двигатель, преобразующий энергию воды в механическую энергию, например, вращающегося вала.
Рис. 3.6. Швацкая машина
Рис. 3.7. Переливное колесо, использовавшееся для привода механизмов
а 
б
Рис. 3.8. Водяные колеса с корытообразными лопастями а – подливное; б – переливное
Рис. 3.9. Водяные колеса: а – нижнебойное; б – среднебойное; в – верхнебойное
Волне послушны, лопасти стучат Стоящего над берегом колосса, И медленно тяжелые колеса Вращаются, одно другому в лад.
Так пишет о водяной мельнице итальянский поэт середины ХVII в. Бартоломео Дотти.
Не только размеры колес увеличиваются, сами колеса принципиально изменяются (рис. 3.7, 3.8). Они уже не просто плавучие, использующие энергию течения реки. Строятся специальные плотины, увеличивающие напор воды; вода с помощью каналов подается на колесо таким образом, чтобы полнее использовать ее энергию. Например, в широко известном мельничном колесе, поставленном в Тулузе во второй половине XVI в., лопасти были размещены винтообразно, так что поток «действовал и весом, и ударом» (чтобы использовались и потенциальная, и кинетическая энергия движущейся воды).
В ХVII–XIX вв. в эпоху промышленной революции большое количество водохранилищ строится в промышленных районах Западной Европы, а также России для водоснабжения, водного транспорта, обеспечения растущих потребностей в механической энергии за счет использования водной энергии. Водяные колеса широко применяются во всех видах производства на заводах, рудниках, приводя в движение насосы, молоты, воздуходувные меха, вагонетки, рудоподъемники и другие механизмы, обеспечивают снабжение водой городов.
Различаются три типа водяных колес, располагаемых на горизонтальном валу: нижнебойные (подливные), среднебойные и верхнебойные (переливные или наливные) (рис. 3.9). Применяемые колеса были тихоходны (до 4–10 оборотов в минуту) и в основном малой (до 20 л.с.) мощности.
Рис. 3.10. Мутовчатая мельница
Постепенно осуществляется переход к более производительным верхнебойным колесам, начали применять металл для валов и других деталей, увеличивался диаметр колеса для повышения мощности гидравлического двигателя.
В России в ХVI в. получает широкое распространение более быстроходное горизонтальное колесо с вертикальным валом (прообраз активной гидравлической турбины) – «мутовчатая мельница» (рис. 3.10).
Во Франции Р. Салем совместно с А. де Вилем в 1682 г. создали крупнейшую гидросиловую установку из 13 колес, диаметр которых достигал 8 м. Колеса приводили в действие 235 насосов, поднимавших воду из р.Сены на высоту 163 м. Эту систему, снабжавшую водой фонтаны королевских парков в Версале и Марли, современники называли «чудо Марли».
В первой половине XVIII в. строятся уже огромные водяные колеса. В Шотландии в Гриноке на большой бумагопрядильне у устья р. Клайд работало железное водяное колесо диаметром более 21 м и шириной около 4 м. На острове
Мэн в Англии было построено колесо еще большего диаметра. К середине XVIII в. водяные колеса распространились повсюду (рис. 3.11).
Рис. 3.11. Водяное колесо XVII в.
В России в XVI в. на р. Лахоме в районе Вычегды действовала железоплавильня с плотиной и гидросиловой установкой для ковки железа.
В 1632 г. вблизи Тулы под руководством голландского мастера Виниуса был построен первый в России «чугуноплавительный и железоделательный» завод, машины которого приводились в действие от водяного колеса (рис. 3.12).
Рис. 3.12. Водяное колесо XVII в. с нижним подводом воды, приводящее в действие кузнечный молот и меха
Рис. 3.13. Схема действия гидросилового комплекса XVIII в. К.Д. Фролова: 1 – плотина; 2 – водозабор; 3 – водоподвод; 4 – водяные колеса; 5 – пилорама; 6 – рудоподъемник Екатерининской шахты; 7 – рудоподъемник Воскресенской шахты; 8 – главный ствол Екатерининской шахты; 9 – главный ствол Воскресенской шахты; 10 – цепной механизм рудоподъемника; 11 – штанги приводов насосов; 12 – насосы; 13 – Александровский штрек
В 1763–1765 гг. был построен каскад установок с водяными колесами на р. Кораблихе, а в 1783–1789 гг. на Змеиногорском руднике на Алтае изобретателем К.Д. Фроловым (1726–1800) был введен в действие комплекс из трех водоподъемных установок, в том числе с верхнебойным водяным колесом диаметром 17 м.
Плотина высотой 18 м, которая подняла воды р. Кораблихи, до сих пор выполняет свои
функции. Змеиногорский комплекс гидротехнических сооружений (рис. 3.13) поражает своими масштабами. Даже сейчас можно наблюдать исполинские искусственно созданные залы, в которых когда-то вращались колоссальные по размерам водяные колеса.
Эта установка была одной из самых совершенных для того времени. Как писал А.И. Порошин, руководивший алтайскими рудниками, К.Д. Фролов проявил «знак своей ревности и любопытства», приведя все механизмы «в совершенное действие водяной силой». В конце XVIII в. в России насчитывалось около 3 тысяч заводских гидросиловых установок, некоторые из них поражают своей рациональностью и мощностью.
В Эстонии гидросиловая установка Кренгольской мануфактуры на р. Нарове суммарной мощностью 6 МВт была в 1890 г. крупнейшей в мире.
В период XVII–XVIII вв. все возрастающую потребность развивающейся промышленности в энергии могло обеспечить только водяное колесо. Водяные двигатели становились все более мощными и более совершенными, их КПД достигал 60–70%. Однако не все производства можно было разместить у реки, при эксплуатации водяных колес возникали трудности, связанные с изменчивостью стока реки в течение года. Тихоходные водяные колеса требовали достаточно сложных передаточных механизмов для увеличения скорости вращения станков.
Изобретение парового двигателя и его триумфальное шествие с конца XVIII в. существенно снизило использование водяных колес в производстве XIX в. Возрождение водяного колеса на новой основе в виде гидравлической турбины произошло в XX в., когда наступила эпоха электроэнергетики и водяную мельницу заменила ГЭС.
energetika.in.ua
В газогенераторных установках тракторного типа (и в некоторых автомобильных установках) для охлаждения газа применяют радиаторы трубчатого типа, которые обычно устанавливают перед радиатором водяного охлаждения двигателя (фиг. 73). Газ предварительно очищают от крупных частиц пыли в очистителях для грубой очистки — циклонах (фиг. 74). В автомобильных установках наибо- [c.452]
Для обеспечения работы в различных условиях механизмам трактора требуется как охлаждение, так и подогрев. На рис, 83 дана упрощенная схема охлаждения и обогрева двигателя. В летнее время водяное охлаждение двигателя ничем не отличается в принципе от обычного существующего на всех двигателях. Вода, проходя через радиаторы 1, охлаждается п поступает по трубопроводам в систему охлаждения, совершая с помощью насоса 5 обычный круговорот. Для обогрева двигателя в зимнее время на тракторе имеется специальное устройство — обогреватель 10. Внутри обогревателя установлена форсунка с горелкой. Горелка работает на жидком топливе. Обогреватель помещен в котле 13. Вода, на-154 [c.154]Накипь образуется в системе водяного охлаждения двигателя при эксплуатации. Откладываясь на стенках рубашек охлаждения двигателя и радиатора, накипь затрудняет тепло-обменные процессы и нарушает нормальную работу двигателя. Образование накипи обусловлено содержанием в воде в растворенном состоянии солей кальция и магния, т. е. жесткостью воды, которые при нагревании воды до 70—90 °С разлагаются и отлагаются на деталях системы охлаждения. Продуктами накипи являются в основном карбонаты кальция и магния, сульфаты и силикаты. [c.10]
Водные и загущенные растворы ингибиторов широко применяются в качестве консервационных и рабочих жидкостей в самых разнообразных механизмах, агрегатах и двигателях. К таким системам относятся всевозможные системы водяного охлаждения двигателей и различных аппаратов, колонн, теплообменников, холодильников и пр. Наиболее часто для ингибирования воды или антифризов в этих случаях применяются хроматы и фосфаты. [c.39]
Для консервации системы водяного охлаждения двигателя рекомендована смесь следующего состава (в %). [c.40]
Смазывается компрессор частично от гидролинии двигателя. Через уплотнитель 13 по сверлениям коленчатого вала 15 и шатунов 4 масло поступает к шатунным подшипникам и пальцу 6. Подшипники 2, 14 смазываются разбрызгиванием. Блок 3 и головка 7 охлаждаются от общей системы водяного охлаждения двигателя. [c.59]
Больщинство применяемых на радиотрансляционных узлах и сельских предприятиях связи типов теплоэлектрических агрегатов имеет законченную систему воздушного или жидкостного (водяного) охлаждения двигателей, укомплектованную всеми необходимыми для ее действия узлами и деталями (радиаторы, вентиляторы и др.) и не требующую установки на месте каких-либо допоЛ)НИ-тельных устройств. Существуют также агрегаты (1ЧА-10,5/13, 2ЧА-10,5/13 и др.), не укомплектованные радиаторами и нуждающиеся в дополнительной установке на месте радиаторов или каких-либо других устройств охлаждения (градирни, баки большой емкости и т. п.). [c.56]
Тепловоз серии УЮО укомплектован 12-цилиндровым четырехтактным дизелем с водяным охлаждением. Двигатель приводит в действие гидродинамическую передачу, состоящую из трех гидротрансформаторов. [c.199]
При создающемся при вращении шестерен разрежении масло засасывается из поддона через патрубок в насос. Масло заполняет почти все впадины между зубьями шестерен и корпусом насоса. При дальнейшем вращении шестерен зубья, не находящиеся в зацеплении, подводят порции масла к нагнетательному патрубку, где в результате вытесняющего действия входящих в зацепление зубьев обеих шестерен создается давление на подводимые порции масла. Таким образом, шестеренчатые насосы работают по принципу вытесняющих, а не центробежных насосов, применяемых в системах водяного охлаждения двигателей. Если в результате длительной работы зазоры и износы в шестеренчатом насосе достигнут чрезмерной величины, то производительность насоса значительно снизится. [c.129]
Тепло, воспринимаемое маслом, должно быть отведено в окружающий воздух. Это может быть осущестЕ лено непосредственно с помощью масляного радиатора или же стенками масляного поддона, омываемыми потоком встречного воздуха. Отдача тепла может совершаться и косвенным путем через охлаждающую воду и от нее через теплообменник воздуху. В этом случае тепло, содержащееся в масле, отдается в радиатор системы водяного охлаждения двигателя и от него потоку встречного воздуха. [c.140]
На тепловозах применяют принудительную циркуляционную систему водяного охлаждения двигателя. Рабочий объём охлаждающей воды в процессе эксплоатации тепловоза изменяется лишь вследствие незначительных утечек в соединениях трубопровода и за счёт её испарения через атмосферную трубку. Например, тепловозы серии ТЭ 1 [c.549]
Водяное охлаждение головок поршней включается в обилую сеть водяного охлаждения двигателя масляное же охлаждение порт- [c.550]
Сварочный пистолет представляет собой механизм подачи, смонтированный вместе с катушкой для электродной проволоки газо- и токоподводящими устройствами. Механизм подачи обеспечивает подачу электродной проволоки при помощи электродвигателя постоянного тока, вмонтированного в корпус рукоятки пистолета. Подвод сварочного тока и защитного газа от пульта управления производится по гибкому шлангу через рукоятку корп са пистолета. Газовое сопло изолировано от корпуса пистолета и не имеет водяного охлаждения. Двигатель подачи питается от выпрямителя или от основной и дополнительной щеток сварочного генератора. [c.70]
Пусть диаметр цилиндра Д = 100 мм, = 23 10 1/°С (алюминиевый сплав), температура стенок цилиндра Гц = 80°С (двигатель водяного охлаждения), температура верхнего пояса поршня 300°С, нижнего 150°С. [c.383]
При испытании двигателей внутреннего сгорания широким распространением пользуются так называемые гидротормоза. Работа двигателя при торможении превращается в теплоту трения, и для уменьшения нагрева тормозного устройства применяют водяное охлаждение. [c.60]
За исключением специализированного преобразователя ОПЧ-2500-1,0 (2500 кВт, 1 кГц) все преобразователи однокорпусные вертикальные, имеют воздушно-водяное охлаждение с замкнутым воздушным циклом. Радиаторы встроены в корпус машины. Преобразователи устанавливаются на резиновых опорах на полу без специального крепления. Двигатели допускают прямой пуск от сети 380/660 В, 3 кВ или 6 кВ. [c.168]
Из-за высоких температур в цилиндре двигателя (порядка 1600...2000 °С) цилиндр приходится интенсивно охлаждать, чаще всего водой (водяное охлаждение) или воздухом (воздушное охлаждение) поэтому между стенками цилиндра и продуктами сгорания все время происходят интенсивный теплообмен и дополнительная потеря теплоты. Действительные процессы, протекающие в двигателе внутреннего сгорания, являются необратимыми (происходят с конечными скоростями, трением и теплообменом при конечной разности температур) поэтому индикаторную диаграмму нельзя отождествлять с термодинамическим циклом. [c.111]
Во втором случае количество тепла, эквивалентное работе, передаваемой газу от первичного двигателя, в результате водяного охлаждения цилиндра отводится от рабочего тела и его температура остается неизменной. [c.79]
В транспортных двигателях и мелких стационарных установках вода охлаждается в радиаторах. Для указанных двигателей применяют также и воздушное охлаждение. На крупных стационарных установках используют только водяное охлаждение — прямоточное или оборотное (см. стр. 458). [c.422]
Определить потери напора в системе охлаждения двигателя внутреннего сгорания (рис. 4.5), включающей в себя центробежный насос, радиатор ( i = 5), термостат ( = 3), трубопроводы ( ia = 1,5) Я водяную рубашку двигателя ( = 4,5), если расход воды Q = 4,2 л/с. Все коэ ициенты местных сопротивлений отнесены к скорости в трубе диаметром d = 50 мм. Потерями напора на трение пренебречь. [c.44]
Охлаждение двигателя водяное, принудительное, с центробежным насосом и термостатом сильфонного типа. Вентилятор смонтирован на валике водяного насоса, приводится во вращение трапециевидным ремнём. [c.96]
Радиатор водяного охлаждения двигателя внутреннегсь сгорания состоит из пучка труб прямоугольного сечения 2 X Ю ммР,. [c.57]
В отличие от обычного водяного охлаждения двигателей ГМК, когда охлажденная на градирне вода подается насосами в зарубашечное пространство силовых цилиндров, при высокотемпературном испарительном охлаждении вода в зарубашечном пространстве частично испаряется (при температуре 100—120°С) и в виде пароводяной смеси поступает в пароотделитель. Из паро-отделителя пар поступает в воздушный конденсатор, охлаждаемый потоком воздуха. Конденсат снова возвращается в пароотделитель. [c.143]
Чаще всего применяют водяное охлаждение двигателей, реже — воздушное. При водяном охлаждении нагревающиеся части цилиндров окружают водяными рубашками, внутри которых циркулирует вода. Вода, нагревающаяся в двигателе до 80 90° С, отводится в радиатор, обдуваемый воздухом. Охлажденная в радиаторе вода возвращается в двигатель. [c.177]
У агрегатов с водяным охлаждением двигателя надлежит заполнить систему охлаждения водой или антифризом, а у двигателей, имеющих краны на трубопроводах от оборудования охлаждения к рубашке двигателя, открыть эти краны. Затем следует залить в топливный бак топливо соответствующего сорта и удалить воздух из трубок топливопроводов, после чего проверить отсутствие подтеканий в местах соединений на масляном, топливном и водяном трубопроводах и устранить течи. Далее нужно открыть спускную пробку картера у двухтактных двигателей, проверить отсутствие там остатков топлива или смазочного масла и выпустить их из картера. Открыв декомпрессию и не включая подачи топлива, не- [c.103]
Защита от мороза. Мороз представляет значительную опасность как для радиатора, так и для двигателя. Своевременная добавка к охлаждающей воде, циркулирующей в двигателе, средств против замерзания воды или жидкости, замерзаюп],ей при низкой температуре (антифриз), устраняет эту опасность. Количество этой жидкости, потребной для присадки в систему водяного охлаждения двигателя, зависит от ее емкости. В случае применения, например, жидкости Glysantin, количество присадки ее к охлаждающей воде может быть определено графически (фиг. 15). [c.166]
Охлаждение масла можно осуществлять, располагая масляный радиатор, с оребренными трубками впереди или рядом с радиатором системы водяного охлаждения двигателя. Недостатком подобного расположения масляного, радиатора является быстрое застызание в нем масла в зимнее время и дополнительное сопротивление воздушному потоку. Наилучшее охлаждение масла достигается установкой так называемого теплообменника между маслом и водой. При такой системе во время трогания автомобиля с непрогретым двигателем быстро нагревающаяся в системе охлаждения вода нагревает еще холодное масло, а при более длительной работе горячее масло охлаждается водой. [c.168]
Аналогичная конструкция подобного теплообменника для масла изображена на фиг. 16, а. Этот теплообменник включается последовательно-в систему водяного охлаждения двигателя между выходными водяными патрубками радиатора и двигателя. Масло циркулирует через змеевик, установленный в корпусе теплообменника и омываемый водой, подводимой и отводимой по патрубкам, имеющимся в торце цилиндрического корпуса теплообменника. Для обеспечения надежности в эксплуатации необходимо-масляный змеевик таких теплообменников проверять под очень высоким (30—40 сппн) давлением. [c.169]
| Фиг. 178. Схема водяного охлаждения двигателя тепловоза Д - 7—секция холодильника 2—центро- бежный водяной насос, 5 —спускной кран 4—вса-сьшающий трубопровод,- 5 —расширительный бак водомерное стекло 7 —воздухоотводная трубка S —перепускная труба 9 вестовая трубкч 70 —труба для набора воды |  |
Теплопередачу можно интенсифицировать путем устранения термических сопротивлений. В блочном двигателе водяного охлаждения с сухими гильзами (рис. 267, а) теплоотвод от гильз в охлаждающук Воду [c.391]
Конструкция л блочного двигателя водяного охлаждения е цвлиндраш, выполненными заодно с отливкой блока, нецелесообразна. Получить качественную поверхность зеркала цилиндров в большой отливке затруднительно. На стенках цилиндров возможны дефекты (раковины, пористость, сыпь), вскрываемые иногда лишь на заключительных операциях механической обработки. Брак, одного цилиндра влечет за собой нёпоправи- [c.595]
Определение основных размеров маслопроводов, систем водяного охлаждения, разного рода сопловых аппаратов и насадков, а также расчет водоструйных насосов, карбюраторов и т. д. производятся с использованием основных законов и методов гидравлики уравнения Бернулли, уравнения равномерного движения жидкости, зависимости для учета местных сопротивлений и формул, служащих для расчета истечения жидкостей из отверстий и насадков. Приведенный здесь далеко не полный перечень практических задач, с которыми приходится сталкиваться инже-нерам-механикам различных специальностей, свидетельствует а большой роли гидравлики в машиностроительной промышленности и ее тесной связи со многими дисциплинами механического цикла (насосы и гидравлические турбины, гидравлические прессы и аккумуляторы, гидропривод в станкостроении, приборы для измерения давлений, автомобили и тракторы, тормозное дело, гидравлическая смазка, расчет некоторых элементов самолетов и гидросамолетов, расчет некоторых элементов двигателей и т. д.). [c.4]
Область применения сплава АЛ5. Сплав АЛ5 применяется длп нзготовленив крупных, несущих высокие статические нагрузки деталей, отливаемых в землку и кокиль. Может применяться для изготовления детален, работающих при повышенных температурах. Из него изготовляются блоки, головки и рубашки цилиндров поршневых двигателей водяного охлаждения, головки двигателей воз.-душного охлаждения, а также картеры поршневых двигателей. [c.82]
В закрытой системе водяного охлаждения циркулирует одна и та же охлаждающая жидкость. После выхода из двигателя она охлаждается в водо-водяном или водо-воздушном холодильнике. При закрытой системе водяного охлаждения различают охлаждение с принудительной циркуляцией, термоснфонное, парофазное без принудительной циркуляции. [c.188]
На рубеже 30 и 40-х годов параллельно с работами по конструированию двигателей средней мощности (АМ-35 и АМ-38 М-105РА, М-105ПФ и ВК-107 В. Я. Климова и др.) была осуществлена разработка многоцилиндровых авиационных двигателей особо большой мощности. В 1939 г. В. А. Добрынин и Г. С. Скубачевский сконструировали 24-цилиндровый шестиблочный звездообразный двигатель М-250 мощностью 2500 л. с. с водяным охлаждением, центробежным нагнетателем и планетарным редуктором, передававшим мощность на два соосных воздушных винта,— прототип позднейших (выполненных в послевоенные годы) особо мощных двигателей серии ВД-4. В 1939— 1941 гг. различными конструкторскими организациями велось проектирование многоцилиндровых двигателей М-120, МБ-100 и других мощностью свыше 2000 л. с. каждый. [c.348]
Изменение структуры поверхностных слоев, например переход гидрата Zn(0H)2 в окись цинка ZnO, имеющую электронную проводимость, является причиной повышения потенциала с повышением температуры, что наблюдается в кислородсодержащих пресных водах. В таких водах стационарный потенциал цинка при температурах, превышающих примерно 55—60 С, может стать положительнее защитного потенциала железа [12, 13]. Этот процесс, называемый также обращением потенциала, поддерживается железом как легирующим элементом. В этом случае даже в холодных водах происходит заметное повышение потенциала [14]. Вследствие обращения потенциала воз1йожна, например на судовых двигателях с замкнутым циклом водяного охлаждения, местная коррозия блока двигателя в области цинковых протекторов, что обусловливается образованием коррозионного элемента, в котором цинк является катодом. [c.182]
Автомобильный двигатель ЯАЗ-204 (фиг. 33 и 34) двухтактный, с прямоточной продувкой воздуха, непосредственным впрыском топлива и водяным охлаждением, мощностью ПО А. с. при п = 2000 об/мин, устанавливается на шасси 5-тонных грузовиков ЯАЗ-200. Двигатель имеет четыре цилиндра, степень ежа-1 тия е = 16, диаметр цилиндра D = 108 мм. ход поршня S = 127 мм. В трёхцилиндровом выполнении этот двигатель устанавливается на автомобили У-ЗИС-253. [c.109]
mash-xxl.info
