Іштен жану қозғалтқышы

Уикипедия — ашық энциклопедиясынан алынған мәлімет
Мұнда ауысу: шарлау, іздеу
Non-road engines.jpg

Іштен жану қозғалтқышы[1] – жанған отынның химикалық энергиясын механика жұмысқа түрлендіретін жылулық қозғалтқыш.

Тарихы[өңдеу]

Ағайынды Орвил және Уилбур Райтар 1910 жылы құрастырған Іштен жану қозғалтқышы

Іс жүзінде жарамды алғашқы газдық Іштен жану қозғалтқышын француз механигі Этьен Ленуар құрастырды (1860).

1876 жылы неміс өнертапқышы Николаус Аугуст Отто жетілдірілген 4 тактілі газдық Іштен жану қозғалтқышын жасады. Бу машиналы қондырғымен салыстырғанда Іштен жану қозғалтқышы қарапайым (Іштен жану қозғалтқышыта энергияны түрлендіргіш бір буын – бу қазанды агрегат болмайды), жинақы, қуат бірлігіне келетін массасы аз әрі тиімді болып келеді. Бірақ Іштен жану қозғалтқышына жоғары сапалы отын (газ, мұнай) қажет.

1880 жылы Ресейде Огнеслав Степанович Костович алғашқы бензинді-карбюраторлы қозғалтқышты құрастырды.

1897 жылы нем. инженері Рудольф Дизель сығылу нәтижесінде тұтанатын қозғалтқышты ұсынды. Бұл қозғалтқышты Петербургтегі Л.Нобель зауытында жетілдіру нәтижесінде 1898 – 1899 жылдары отын ретінде мұнайды пайдалану мүмкіндігі туды.

1901 жылы АҚШ-та Іштен жану қозғалтқышы орнатылған тұңғыш трактор жасалды. Ағайынды Орвил және Уилбур Райтар 1903 жылы Іштен жану қозғалтқышы орнатылған алғашқы ұшақты, сол жылы орыс инженерлері “Вандал” кемесіне Іштен жану қозғалтқышын орнатып, тұңғыш теплоходты жасады.

1924 жылы Яков Модестович Гаккельдің жобасы бойынша Санкт-Петербургте тепловоз құрастырылды. Отынның түріне қарай Іштен жану қозғалтқышы сұйық отынды және газ отынды қозғалтқыш болып бөлінеді.

Түрлері[өңдеу]

Іштен жанатын қозғалтқыштарды:

а) пайдалану мақсаты бойынша — көлік, стационарлы, арнайы болып бөлінеді.

б) пайдаланған отын түріне байланысты — жеңіл отын (бензин, газ), ауыр сұйық отын (дизель, мазут).

в) Іштен жанатын қозғалтқыштар жанушы қоспаның пайда болу тәсілі бойынша:

  1. қозғалтқыштағы сыртқы қоспаның пайда болатын, процесс цилиндірінің сыртында өтеді. Оларға жататындары: карбюраторлы және газды қозғалтқыштар;
  2. қозғалтқыштардағы ішкі қоспаның пайда болатын, процесс цилиндірде пайда болады.

г) Жанғыш қоспаның тұтандыру тәсілі бойынша, былай ажыратады:

  1. сығылудан (дизельдер) қозғалтқыштағы тұтануы. Бұл қозғалтқыштарда отын жоғарғы температурасы әсерінен, өздігінен тұтанады;
  2. қозғалтқышты электр ұшқынымен ықтиярсыз тұтандыру (бензинді және газды);

д) Жұмысшы цилиндірін жаңа зарядпен толтыру тәсілі бойынша:

  1. үрлеусіз қозғалтқыштар, оларға, ауаны кіргізу немесе жанғыш қоспаларды (жаңа зарядты) кіргізу, піспек жүрісінің copy кезінде, цилиндірдегі сиретілу есебінен іске асырылады;
  2. қозғалтқышты үрлеумен ауа кіргізіп немесе жұмысшы цилиндірге жанғыш қоспаны кіргізіп - жаңа зарядты енгізеді.

е) Құрылмалық (конструктивті) нышаны бойынша:

  1. цилиндірлерінің орналасуы бойынша: тік, горизонталды; V-түріндегісі; жұлдызша түріндегі және т.б болып бөлінеді;
  2. цилиндірлер саны бойынша - бір цилиндірлі және көп цилиндірлі;
  3. піспек қозғалысын беру тәсілі бойынша - біліксіз, онда, піспектің қайтымды, үдемелі қозғалысы, айналушыға түрленбейді, тікелей ауаны сығуға беріледі (біліксіз дизель - сығымдағыш) немесе турбинаның газды жетегі (газдың біліксіз генераторы) және білікті, ондағы піспек қозғалысы, бұлғақ пен айқалшық көмегімен, білікті айналдыру қозғалысы түрленеді;
  4. айналу жиілігі бойынша: баяу жүрісті, артық айналу жиілікті, тез жүргізгішті.
2 тактілі цикл
4 тактілі цикл

Цилиндрді жаңа жанғыш қоспамен толтыру тәсіліне орай Іштен жану қозғалтқышы

  • 4-тактілі және
  • 2-тактілі болып бөлінеді.

ж) Жанғыш қоспаны (отын мен ауадан құралатын) дайындау түріне қарай

  • сырттай және
  • іштей қоспа түзетін болып ажыратылады.
  • Сырттай қоспа түзетін Іштен жану қозғалтқышына
    • карбюраторлы (яғни сұйық отын мен ауа қоспасы карбюраторда түзілетін) және
    • газ араластырғыш (газ бен ауадан құралатын жанғыш қоспа араластырғышта түзіледі) қозғалтқыштар жатады. Сырттай қоспа түзетін Іштен жану қозғалтқышының цилиндріндегі жұмыстық қоспасы электр ұшқыны арқылы тұтанады.

Іштей қоспа түзетін қозғалтқыштарда (дизельде) алдын ала сығылу нәтижесінде қызған ауаға бүркілген отын өздігінен тұтанады.

4 тактілі Карбюраторлы Іштен жану қозғалтқышының жұмыстық циклі енді білік 2 рет айналып, поршень 4 рет әрлі-берлі жүру кезінде атқарылады. 1-тактіні жанғыш қоспаның цилиндрге ену тактісі деп атайды. Бұл тактіде поршень жоғары өлі нүктеге жылжиды, сол кезде ену клапаны ашылып, жанғыш қоспа карбюратордан цилиндрге келеді. 2-такт кезінде поршень төмен өлі нүктеден жоғары өлі нүктеге жылжиды. Бұл кезде сыртқа шығару және ену клапандары жабылады да, жанғыш қоспа 0,8 – 2 Мн/м2 қысымға дейін сығылады. Сығылу соңында қос-па температурасы 200 – 400° С-қа дейін жетеді. Осы мезетте электр ұшқыны беріліп, қоспа тұтанады. Жану нәтижесінде цилиндрдегі қысым 3 – 6 Мн/м2, темп-ра 1600 – 2200°С-қа жетеді. Циклдің 3-тактісі – ұлғаю, яғни жұмыстық жүріс деп аталады. Бұл тактінің барысында отынның жануы кезінде пайда болған жылу механика жұмысқа түрленеді. 4-такт сыртқа газ шығару тактісі деп аталады. Мұнда поршень төменгі өлі нүктеден жоғарғы өлі нүктеге келеді де, пайдаланылған газ сыртқа айдап шығарылады.

2 тактілі карбюраторлы Іштен жану қозғалтқышының жұмыстық циклі поршеньнің 2 жүрісі кезінде, яғни иінді біліктің 1 айналысында орындалады. Мұндай қозғалтқыштағы сығылу, жану және ұлғаю процестері іс жүзінде 4 тактілі Іштен жану қозғалтқышымен ұқсас. 4 тактілі Іштен жану қозғалтқышымен салыстырғанда 2 тактілі қозғалтқыштың қуаты аз болады.

Іштен жанатын қозғалтқыштардың негізгі элементтері[өңдеу]

Карбюраторлы Іштен жану қозғалтқышы білігінің айналу шапшаңдығы әдетте 3000 – 7000 айн/мин-қа тең. Жарыс автомобилі мен мотоцикл қозғалтқыштарының жиілігі 15000 айн/мин, кейде одан да жоғары болады. Массасы бойынша жанғыш қоспадағы ауаның бензин буымен арақатынасы – 15:1 шамасында. Қозғалтқыш жанғыш қоспадағы ауаның бензин буымен салыстырғандағы үлесі 18:1-ден төмен және 12:1-ден жоғары болса ғана жұмыс істейді. Карбюраторлы Іштен жану қозғалтқышының қуатын цилиндрге берілетін қоспа мөлшерін өзгерту арқылы реттеуге болады. Айналу жиілігінің жоғары болуы, қоспадағы отын мен ауаның тиімді қатынасы қозғалтқыш қуатын арттыруға әсерін тигізеді. Карбюраторлы Іштен жану қозғалтқышы цилиндрінің диаметрін үлкейтсе, қозғалтқыш детонацияға бейім келеді. Сондықтан қозғалтқыш цилиндрінің диаметрін үлкен етіп жасамайды. Ең қуатты 4 тактілі карбюраторлы Іштен жану қозғалтқышының қуаты 600 квт (800 а. к.). Мотоцикл карбюраторының 2 және 4 тактілі Іштен жану қозғалтқышытарының қуаты 3,5 – 45 квт-қа (5 – 60 а.к.) тең. Авиациялық поршеньді қозғалтқыштардың қуаты 1100 квт-қа (1500 а. к.) жетеді. Карбюраторлы Іштен жану қозғалтқышы – әр түрлі тораптар мен жүйелерден құралған күрделі агрегат.

Displacement.gif

Қозғалтқыш қаңқасы – механизмдер мен жүйелерге тиянақ (база) болатын қозғалмайтын бөлшектер тобы. Оған картер блогы, цилиндрлер, иінді білік подшипниктерінің қақпақтары, картер блогының алдыңғы және артқы беттері, сондай-ақ май құйылатын астау мен бірқатар ұсақ бөлшектер жатады. Қозғалыс механизміне цилиндрдегі газ қысымын қабылдайтын және сол қысымды қозғалтқыштың иінді білігінің айналдырушы моментіне түрлендіретін қозғалмалы бөлшектер жатады. Оның құрамына поршень, шатун, иінді білік пен маховик кіреді. Газ тарату механизмі жанғыш қоспаны тиісті цилиндрге дер кезінде беру және пайдаланылған газды сыртқа шығару қызметін атқарады. Бұл механизм құрамына жұдырықшалы білік, итергіш, штанга, клапанды ашатын күйенте мен оны жабатын серіппелер жатады. Майлау жүйесі үйкеліске түсетін беттерге жағар май жеткізетін агрегат пен арналар жүйесінен тұрады. Суыту жүйесі сұйықты немесе ауалы болуы мүмкін. Сұйық арқылы суытқыш сұйықпен (су, антифриз) толтырылған цилиндр астарларынан, сорғыдан, радиатордан (сұйық желдеткіш тудыратын ауа ағынымен суытылып отырады) және су температурасын реттеп отыратын құрылғыдан құралады. Ауамен суыту цилиндрлерді желдеткішпен не ауа ағынымен (мотоциклде) үрлеуге негізделген. Қоректендіру жүйесі қозғалтқыштың жұмыс режиміне сәйкес белгілі пропорцияда әрі қозғалтқыштың қуатына сәйкес қажетті мөлшерде отын мен ауадан жанғыш қоспа дайындау қызметін атқарады. Бұл жүйе отын багынан, айдамалау сорғысынан, сүзгіден, түтіктер мен карбюратордан құралады. Тұтандыру жүйесі жану камерасындағы жанғыш қоспаны тұтандыратын ұшқын тудыру үшін қажет. Бұл жүйенің құрамына ток көздері – аккумулятор мен генератор, үзгіш енеді. Оталдыру жүйесі электрлік стартерден, беріліс шестерняларынан, ток көзі мен дистанциялық басқару элементтерінен құралады. Жанғыш қоспаны ендіру және қайта шығару жүйесіне түтіктер, ауа сүзгі және бәсеңдеткіш жатады. Газды Іштен жану қозғалтқышы көбінесе табиғи немесе сұйық отынның жануы кезінде пайда болатын газбен жұмыс істейді. Ол сонымен қатар қатты отынның шала жануы кезінде бөлінетін газбен, металлургия және канализация газбен де жұмыс істейді. Газды Іштен жану қозғалтқышының 4 тактілі және не 2 тактілі түрі бар. Қоспаның түзілуі және тұтану тәсілі бойынша газды Іштен жану қозғалтқышы, сырттай қоспа түзіп ұшқыннан от алатын Іштен жану қозғалтқышы, сырттай қоспа түзіп сығылу нәтижесінде тұтанатын Іштен жану қозғалтқышы және іштей қоспа түзіп ұшқынмен от алатын Іштен жану қозғалтқышы болып ажыратылады. Табиғи газбен жұмыс істейтін газды Іштен жану қозғалтқышы стационар электр станциясында, компрессорлы газ айдайтын қондырғыларда, т.б. пайдаланылады. Іштен жану қозғалтқышы жұмысының тиімділігі, оның п.ә. коэффициентімен сипатталады. Кемелдендірілген Іштен жану қозғалтқышының ең үлкен п.э.коэффициенті 44%. Іштен жану қозғалтқышытар және басқа да жылу қозғалтқыштары гидравлика және электрлік қозғалтқыштар сияқты тұрақты энергия көзіне (мысалы, су қоры, электр станциясы, т.б.) тәуелді емес. Іштен жану қозғалтқышы қондырғылары кез келген жерде жұмыс істей алатындықтан, олар көлікте (автомобильде, а. ш. және жол құрылыс машиналарында, өздігінен жүретін әскери техникада) кеңінен пайдаланылады. Қазіргі кезде Іштен жану қозғалтқышының қуатын, сенімділігі мен ұзақ мерзімге шыдамдылығын арттыру, массасы мен габаритін кішірейту, олардың жаңа құралымдарын жасау (мысалы, Ванкель қозғалтқышы) жұмыстары жүргізілуде. Сонымен бірге автомобиль көліктеріндегі карбюраторлы Іштен жану қозғалтқышын дизельмен алмастыру, көп отынды қозғалтқышты пайдалану, айналу жиілігін арттыру мүмкіндіктері қарастырылуда.[2]

Four stroke engine diagram.jpg

Қозғалтқыш, мына негізгі бөліктерден тұрады: айналшық - бұлғақ механизмдерден (піспектен, бұлғақ, иілмелі біліктен және сермерден); қозғалтқыш корпусынан (ірге тас рамасы подшипнигімен, картерден, цилиндірлі блок толкесімен және цилиндірлік қақпақпен); газ бөліп таратушы механизмнен (бөліп таратқыш біліктен, шестернадан, қақпақшадан, көлдектен, итерушіден және басқалары); қоректендіруші жүйелерден, (отын бактарынан, сүзгіштерден, отын сұйық сорғыштарынан, бүріккіштерінен, карбюратордан, отын жүргізгіштерден және басқаларынан); майлаушы жүйелерден және салқындатқыш және қосымша құрылғылардан.

Піспек - қозғалтқыштың, ең жауапты торабы. Ол, едәуір механикалық және жылулық жүктемеге ұшырайды, сондықтан, жанушы камераны мұқият нығыздауы тиіс және оның табанынан жылуды алып кетуін қамтамасыз етуі керек. Піспекке, газ күшінің әрекеті, бұлғақ мен иілмелі білікке беріледі.

Піспектің жылуы кезінде, маймен, цилиндр қабырғасын майлайды да, сүйық сорғыш шығыршығы әрекеті эсерінен, үмты- луынан - қанаумен, олар жылжып жэне майды төменнен жоғары қотарылғаннан кейін - жағушы камераға түседі. Осыны болдырмау үшін, май жинап алушы шығыршықты қолданады, оның орналасуы, не тікелей нығыздаушысының астына (компрессионды) шығыршықпен немесе піспектің төменгі бөлігіне орналастырады. Піспектің, шығыршықтан төмен өткен кезінде, өзінің төменгі жақтауымен, цилиндр қабырғасынан майды түсіреді де, ол қанау бойынша, ағып жэне тесік, арқылы піспек ішіне және картерге ағады. Жоғарғы жүріс кезінде, шығыршық май сынасына қалқып шығады. Піспекті саусақтың атқарар қызметі - қозғалтқышты піспек- пен шарнирлі қосылыс жасауға арналған. Піспекті саусақ, қал- қымалы жэне бекітілген түрде болады. Қазіргі кездегі қозғалт- қыштарда, негізінен қалқымалы саусақты қолданады.

Олардың, өсті жылжуын, серіппелі шығыршық шектейд немесе алюминийлі бүқтырманы қолданады. Булгақ жоғарғы піспекті жэне төменгі айналшықты бүркеншіктен және стерденьнен түрады. Ол піспектен иілмелі бөлікке күш береді. Піспекті саусақ үшін, жоғарғы бүркен- шікке қола төлкені орналастырады. Бүлғақтың жоғарғы бүркеншігіне ажырамайтын қылып, төменгісін - ажырайтын қылып жасайды. Бүлғақтың, төменгі бүркеншегінің жартысын иілмелі білікпен жалғастырып, антифрикциялы металмен қабат-қабат төсенішпен орап орнатады. Бүлғақ өзегі дөңгелек немесе қоставрлы қима түрінде болады.

Қозгалтцыштың иілмелі білігі іргелі жэне бұлғақты мойынмен жэне ұртынан, түрады. Қозғалтқышты жүмысы кезінде, иілмелі газ күшінің қысымымен, инерция күшімен және айналу бүрышы моментпен жүктемеленеді. Біліктегі инерциялы күштің әрекетін азайту үшін қарсь: салмақты орнатуы мүмкін. Иілмелі білікпен түтынушыға жүктемен: беруінен басқа, реттеушінің бөліп таратушы бөлігін айналдыруын. Сүйық сорғыштарды жэне басқа да қосымша механизмдерді жүмьк істеуін жүргізеді.

Көп цилиндірлі қозғалтқыштардың білік индерінің аралык бүрышын, жеке цилиндірлердің үшқындарының кезектілігін, есепке ала отыра орындайды, жүріс, бір қалыптылығын жэне ең жақсы түріндегі инерциялы күштердің теңгерілгіштігімен жасалынады.

Төрт тактылы қозғалтқыштардың корпусы, цилиндір блоктарынан, олар анкерлі байланыстың көмегі арқылы, картермен, қосылысқан жэне шпилькамен қүрастырылған, картер, ірге тасты рамамен бірге қүрайтын жэне түғырық - май жинаушымен бірге орналастырылады. Блокқа, цилиндірлі гильза пресстенген. Гильза мен цилиндір қабырғасының аралық кеңістігін, сулы салқындатқыш көйлек (сулы гильза) атқарады. Іргелі подшипник, картердің көлденең бөлігіне орналасқан, цилиндірлі блоктың, сол жағында бөліп таратушы бөлігі және сыртқа шығарушы және кіргізуші клапандар жетегінің механизмдері орналасқан. Цилиндір қорабының қақпағын бекіту үшін шпилька орналасқан.

Газды, бөліп таратушы механизм, қозғалтқыштағы эрбір, жүмысшы циклындағы, клапанның ашылуын жэне жабылу уақы- тын қамтамасыздандырады. Газды бөліп таратушы механизм- дердің, екі типін ажыратады: клапанның жоғарғы жағында орналасуы - цилиндр қақпағы қақпақшада орналасқан жэне қақпақшаның төменгі жағында орналасқанында, қақпақшалар, цилиндр блогында орналасқан жағдайында.

Дизельдің қоректендіруші жүйелеріне, отынды айдамалаушы сүйық сорғыш жеткізеді, қатқыл жэне жүқа сүзгімен отын тазалау. циркуляциялау жүйесіндегі қысым реттеуші, отын сүйық сорғы- шының, жоғарғы қысымдысы және олардың атқарар қызметі төмен- дегідей: белгіленген моменттегі, отынды цилиндірге дозалап беруге арналған жэне бүріккіштің тозаңдатуын жэне сығушы калоранын көлемі бойынша, отынды бір қалыпты бөліп тарату жүргізеді.

Іштен жану қозғалтқышың жұмыс циклдері[өңдеу]

Іштен жанатын қозғалтқыштардың газ түріндегі отынмен жұмыс атқаруы келесі реттікте болады. Ондағы жанғыш газ (генератордың, сұйытылған және басқа), белгілі пропорциялы ауамен араластырады және осындай жанғыш қоспа, қозғалтқышқа кіреді де, отын тұтанады, жанғыш өнім кеңейеді де, жұмыс атқарылады. Сұйық отын - бензин, спирт, керосин, дизельді отындар (газды және солярлы май), мұнай - белгілі мөлшердегі ауамен тозаңды түрінде қозғалтқышқа енгізіледі де, осылардың нәтижелерінде жанғыш қоспа пайда болады.

Қатты отынды Іштен жанатын қозғалтқышта, тікелей тозаң түрінде жұмысшы кеңістікте пайдалану, әзірше қанағаттанарлық нәтиже берген жоқ, себебі, жанғыш заттарды ауамен жақсы араластыру мүмкіндігі жоқ және қозғалтқыштан, оның күлін алып кету де нәтижесіз болып отыр.[3]

Дереккөздер[өңдеу]

  1. Кабашев Р.А. ж. б. Жылу техникасы: Оқулық/ Р.А. Кабашев, А.К. Кадырбаев, A.M. Кекилбаев. -Алматы: «Бастау» баспаханасы, 2008. - 425 б. Суреттері 140 сурет. Библиографиялы тізімі 17. ISBN 9965-814-30-9
  2. “Қазақстан”: Ұлттық энцклопедия/Бас редактор Ә. Нысанбаев – Алматы “Қазақ энциклопедиясы” Бас редакциясы, 1998 ISBN 5-89800-123-9
  3. Кабашев Р.А. ж. б. Жылу техникасы: Оқулық/ Р.А. Кабашев, А.К. Кадырбаев, A.M. Кекилбаев. -Алматы: «Бастау» баспаханасы, 2008. - 425 б. Суреттері 140 сурет. Библиографиялы тізімі 17. ISBN 9965-814-30-9
Ортаққорда бұған қатысты медиа файлдар бар: Category:Internal combustion engines

Сыртқы сілтемелер[өңдеу]