Команда
Контакти
Про нас

    Головна сторінка


Винахід практично придатного універсального теплового двигуна





Дата конвертації01.03.2018
Розмір7.83 Kb.
Типреферат

Винахід практично придатного універсального теплового двигуна

Універсальний паровий двигун, придатний для практичної експлуатації, був винайдений англійським теплотехніком Джемс Уатт (1736-1819). Роботу над паровими машинами Уатт почав з 1764 р, коли йому доручили виправити модель пароатмосферной машини Ньюкомена. Він звернув увагу на великий непродуктивний витрата пара, а отже, і палива в машині.

Джеймс Уатт

Досліджуючи причину цього явища, Уатт прийшов до висновку, що хороша робота атмосферної машини залежить від виконання двох умов: по-перше, для отримання сильного розрядження під поршнем треба виробляти в циліндрі можливо більш повну конденсацію пари, а для цього якомога сильніше охолоджувати циліндр; по-друге, щоб уникнути непродуктивних втрат пара, треба його впускати для подальшого ходу поршня з котла в неохолодженого, гарячий циліндр. Виконати ці дві умови одночасно спочатку уявлялося технічно неможливим.

Провівши цілий ряд глибоких досліджень і дослідів, Уатт нарешті дозволив цю складну технічну задачу: він запропонував проводити конденсацію пара в окремому резервуарі-конденсаторі, щоповідомляється з циліндром.

Винахід конденсатора - найважливіше відкриття Уатта першого періоду його творчості. Патент на цей винахід Уатт отримав в 1769 р У заявці на патент він визначив свій винахід як «новий метод зменшення витрати пари, а отже, і палива в вогненних машинах». Таким чином, була знайдена правильна ідея вдосконалення парової машини. Але треба було перейти до практичного здійснення цієї ідеї. На це Уатту довелося витратити багато років наполегливої ​​праці і важкої боротьби з нескінченним безліччю перешкод і труднощів. Виготовляє великі машин коштувало великих коштів, а власні кошти Уатта були зовсім незначні. Доводилося вдаватися до фабрикантам і промисловцям зі принизливими проханнями про фінансування будівництва нової машини.

У пошуках коштів для спорудження свого двигуна Уатт став мріяти про вигідну роботу за межами Англії. На початку 70-х років він заявив друзям, що «йому набридло батьківщину», і серйозно повів розмови про переїзд до Росії. Російський уряд запропонувало англійської інженеру «заняття, сообразное з його смаком і знаннями» і з щорічним платнею в 1000 фунтів стерлінгів.

Від'їзду Уатта в Росію завадив контракт, який він уклав в 1772 р з капіталістом Болтоном, власником машинобудівного підприємства в м Сохо поблизу Бірмінгема. Болтон давно знав про винахід нової, «вогненної», машини, але вагався субсидувати її будівництво, сумніваючись в практичної цінності машини. Укласти договір з Уаттом він поквапився лише тоді, коли виникла реальна загроза від'їзду винахідника в Росію.

Договір, що зв'язав Уатта з Болтоном, виявився досить дієвим. Болтон показав себе розумним і далекоглядним людиною. Він не поскупився на витрати по спорудженню машини. Болтон зрозумів, що геній Уатта, звільнений від дріб'язкової, виснажливої ​​турботи про шматок хліба, розгорнеться на повну потужність і збагатить підприємливого капіталіста. Крім того, сам Болтон був великим інженером-механіком. Технічні ідеї Уатта захопили і його.

Завод в Сохо славився першокласним на той час обладнанням, мав кв а л іфіцір ів а інші робочі кадри. Тому Уатт із захопленням прийняв пропозицію Болтона налагодити на заводі виробництво парових машин нової конструкції. З початку 70-х років і до кінця свого життя Уатт залишався головним механіком заводу. На заводі в Сохо в кінці 1774 року була побудована перша машина подвійної дії.

Уатт був незадоволений своєю першою паровою машиною і відразу почав працювати над її удосконаленням. У 1777 р Уатт для подальшого підвищення економічності машини запропонував застосовувати відсічення і розширення пара.

Машина Уатта первісної конструкції значно здешевила одержання механічної енергії переважно для потреб гірничої промисловості. Вона дуже швидко знайшла собі застосування в рудниках і шахтах, абсолютно витіснив машину Ниокомена. Введення нових парових машин на три чверті скорочувало витрати вугілля. Особливо великий інтерес до машин Уатта був виявлений з боку господарів мідних рудників в Корнвалліс. Завод в Сохо до 1780 р виготовив 40 парових машин, половина з яких призначалася для копалень в Корнвалліс.

Однак, як і раніше винайдені пароатмосферного машини, парова машина подвійного дії не була придатна для ролі універсального двигуна, вона була застосовна лише для підйому води з шахт. Машину можна було використовувати на водокачки в містах, а також для приведення в рух повітродувних машин, так як в цих випадках рух робочих органів машини було прямолінійно-качательним.

Схема машини Д. Уатта, побудованої в 1775 р

Для її використання; на промислових підприємствах потрібно було мати вал з насадженим на нього колесом, що обертається безперервно, від якого можна було б передати роботу машин-знарядь за допомогою пасової передачі. Необхідність саме в двигунах універсального застосування відчувалася в англійській промисловості все більше і більше. На завод в Сохо приходили листи від підприємців самих різних галузей промисловості з проханнями виготовити парові машини нової системи, призначені не тільки для відкачування води, але і для приведення в рух верстатів у майстернях.

Схема машини подвійної дії Д. Уатта.

З 1778 р Уатт починає працювати над винаходом машин з безперервним обертальним рухом. В результаті була створена машина подвійної дії, яка і стала універсальним тепловим двигуном. Патент на цю машину він отримав в 1784 р

Принцип дії машини полягав в тому, що пар з котла надходив через золотник в циліндр. Золотник дозволяв подавати пар то з одного боку поршня, то з іншого, створюючи тим самим необхідний тиск на поршень.

Таким чином, основні елементи універсальної парової машини складалися поступово. Найважливіші нововведення, які вніс Уатт в машину подвійної дії, зводяться до наступного:

На відміну від першої пароатмосферной машини 1769 року в машині, запатентованої в 1784 р, був застосований принцип подвійної дії, т. Е. Пар поперемінно діяв то на одну, то на іншу сторону поршня.

Для подачі пари в різні порожнини циліндра він використавши спеціальне пристосування - золотник.

Для вирівнювання обертального руху Уатт застосував махове колесо.

Для перетворення в балансирной машині руху, що гойдає поршня в безперервне Уатт винайшов спеціальний механізм, що забезпечує прямолінійність руху штока поршня, пов'язаного з одним кінцем балансира (так званий паралелограм Уатта), а також кілька способів перетворення прямолінійного руху в обертальний рух.

Оскільки Уатт для отримання обертового руху не міг у своїй машині застосувати шатунно-кривошипний механізм (на таку передачу було взято охоронний патент французьким винахідником Пікаром), він в 1781 р взяв патент на п'ять способів перетворення руху, що гойдає в непреривновращательное. Спочатку для цієї мети він застосовував планетарне, або сонячне, колесо.

Одним з важливих механізмів в паровій машині подвійної дії був механічний відцентровий регулятор, який за допомогою спеціальної дросельної заслінки в паропроникну трубі регулював надходження пара в машину.

В середині 80-х років XVIII ст. конструкція парової машини була остаточно розроблена, і парова машина подвійної дії стала універсальним тепловим двигуном, що знайшов широке застосування майже у всіх галузях господарства багатьох країн.