Іштен жану қозғалтқышы

Іштен жану қозғалтқышы.

Іштен жану қозғалтқышы.

Іштен жану қозғалтқышы.

Іштен жану қозғалтқышы, мотор – жанған отынның химткалық энергиясын механика жұмысқа түрлендіретін жылулық қозғалтқыш. Іс жүзінде жарамды алғашқы газдық Іштен жану қозғалтқышын француз механигі Э.Ленуар құрастырды (1860). 1876 жылы неміс өнертапқышы Н. 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 О.С. Костович алғашқы бензинді-карбюраторлы қозғалтқышты құрастырды. 1897 жылы нем. инженері Р.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 О. және У.Райттар 1903 жылы Іштен жану қозғалтқышы орнатылған алғашқы ұшақты, сол жылы орыс инженерлері “Вандал” кемесіне Іштен жану қозғалтқышын орнатып, тұңғыш теплоходты жасады. 1924 жылы Я.М. Гаккельдің жобасы бойынша Санкт-Петербургте тепловоз құрастырылды. Отынның түріне қарай Іштен жану қозғалтқышы сұйық отынды және газ отынды қозғалтқыш болып бөлінеді. Цилиндрді жаңа жанғыш қоспамен толтыру тәсіліне орай Іштен жану қозғалтқышы 4 және 2 тактілі, ал 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 (қ. 1-сурет). 2-такт – сығылу тактісі. 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. 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.

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.

Пайдаланылған әдебиет