Техническое устройство с водяным двигателем: принцип работы

Гидравлическая машина — что это такое

Гидравлическая машина — это специальное оборудование, в котором жидкость, подаваемая насосом, передает свою механическую энергию турбинам (так называемым гидравлическим двигателям). Есть еще один вариант — это машина, которая подает механическую энергию на протекающую через нее жидкость (иными словами, насос).

Гидравлическая машина, получающая энергию от проточной воды, состоит из:

• электрический генератор;
• турбина;
• устройство подачи или специальные каналы.

Насос — один из самых распространенных агрегатов. Они используются в сельском хозяйстве, строительстве, химии, металлургии, текстильной и пищевой промышленности.

Гидравлические машины — это агрегаты, способные перемещать различные типы жидкостей и газов, а также вырабатывать энергию из текущей жидкости (гидравлические двигатели). Основное назначение гидравлических машин — создание и движение потока жидкости.

Классификация гидравлических машин

Гидравлические машины классифицируются по принципу действия и внутреннему устройству.

Основное подразделение — гидравлические насосы и моторы.

К насосам относятся следующие группы:

1. Объемный: это единицы, рабочий процесс которых варьируется. Жидкость поступает в рабочую емкость через подводящую трубку. После заполнения камеры входной патрубок закрывается клапаном и в камере (поршне) создается давление. Выпускная трубка открывается, и жидкость выходит из емкости. Клапан закрывается и наоборот открывается на входе. Процесс повторяется
2. Динамический — в этих агрегатах рабочая часть насоса взаимодействует с жидкостью в проточном тракте. Дополнительная кинетическая энергия передается потоку за счет лопастей, гребных винтов или вихревого потока.

Гидравлические моторы делятся на:

1. Активный: в этом случае поток распределяется по нескольким каналам, по которым с большой скоростью ударяется о некоторые лопатки турбины.
2. Реактивный — это блок, в котором колесо, вырабатывающее энергию, находится в контейнере высокого давления под водой.

Однако с гидравлическими двигателями большинство моделей можно использовать в качестве насоса. Поэтому их можно разделить на объемные и динамические.

Принцип работы и устройство гидромашин

С развитием технологий появляется все больше и больше новых машин, используемых в различных отраслях промышленности.

Лопастные насосы

Этот вид гидромашин стал очень популярным для водоснабжения населения. Эти насосы можно разделить на осевые и центробежные.

Если говорить о принципе работы центробежного насоса, то в этом случае жидкость будет двигаться от центра колеса к периферии под действием центробежных сил.

Из каких элементов он состоит: основного колеса (крыльчатки), на котором расположены лопасти, водопровода и отвода воды, а также двигателя. Колесо состоит из двух круглых пластин, между которыми расположены изогнутые лопасти и подвижная ось двигателя. Колесо вращается в направлении, противоположном кривизне лопастей. Таким образом, двигатель с его помощью передает механическую энергию потоку.

Осевой насос подразумевает движение жидкости только по подвижной оси, на которой можно расположить несколько рабочих колес с лопастями. Они расположены так, что вода поднимается вокруг оси до необходимой отметки. В некоторых моделях таких насосов есть возможность регулировать положение лопастей.

Поршневой насос

Принцип работы заключается в перемещении жидкости в рабочую камеру с помощью подвижных элементов насоса. Рабочая камера представляет собой емкость, в которой есть вход и выход для жидкости. Подвижные элементы бывают трех типов: мембранные, поршневые и поршневые.

Устройство поршневого насоса: шатун, кривошип, поршень, цилиндр (корпус, в котором перемещается вытесняющая поверхность), пружинные клапаны (впускной и выпускной), емкость для жидкости.

Среди вытеснителей наиболее распространены поршневые модели. Они могут содержать один, два или несколько поршней.

Плунжерные варианты используются реже из-за их дороговизны (это связано с высокой точностью изготовления подвижных элементов). Однако их преимущество перед поршневыми — возможность достигать высоких давлений.

Плунжерный насос состоит из: коленчатого вала, кулачка, плунжера, корпуса (цилиндра), пружины (плунжер перемещается вперед с помощью кулачка и назад под действием пружины).

Самый стабильный в изготовлении, следовательно, самый дешевый вариант — это диафрагменный насос. Из-за своей простой конструкции этот вариант не подходит для приложений с высоким давлением. Сопротивление диафрагмы не рассчитано на высокие нагрузки. В его состав входят: шток, гибкая мембрана, корпус, два клапана (впускной и выпускной).

Шестерные насосы

Это вращающиеся машины. Они приобрели большую популярность среди нерегулируемых насосов. Такой агрегат состоит из: двух одинаковых шестерен (зацеплены), П-образной камеры (есть шестерни), сепаратора.

Принцип работы: после запуска двигателя из всасывающего отверстия вода попадает в область между зубьями. Дальнейшее вращение шестерен приводит к движению жидкости в плоскости нагнетания. В месте зацепления шестерен жидкость вытесняется и под действием давления попадает в дополнительные рабочие части насоса.

Преимущества таких гидравлических машин:

• простая конструкция;
• низкая цена;
• высокий показатель надежности;
• на большой скорости.

• фиксированный рабочий объем, без возможности регулировки;
• конструкция не рассчитана на работу с высоким давлением;
• нерегулярная подача жидкости, на примере пластинчатых гидравлических машин.

Пластинчатые гидромашины

Это не то же самое, что и с лопастными машинами (динамический просмотр). Рабочими поверхностями здесь выступают ворота (плиты). Они трехмерны. Подвижным элементом является ротор. Совершает вращательные движения. И двери перемещаются по альтернативному пути внутри ротора.

Пластинчатые гидравлические машины делятся на две группы: одинарные и двойные. Первый вариант может быть регулируемым, второй — нерегулируемым.

Такие агрегаты состоят из: дверей с пружинами (от двух и более), рабочих камер (условно разделенных пластинами), ротора.

Рабочий процесс: После запуска двигателя ротор начинает двигаться. Двери под действием пружин плотно соприкасаются со стенками статора и делят общую рабочую емкость на две водонепроницаемые камеры (при наличии двух пластин). Под действием всасывания емкости наполняются жидкостью и при вращении переносят ее на выпускное отверстие.

Преимущества гидравлических листовых машин:

• бесшумный рабочий процесс;
• возможность настройки единиц одиночного действия.

• сложное строительство;
• создание низкого давления во время работы;
• нарушение качества работы при низких температурах.

Поворотный гидродвигатель

Особенностью таких агрегатов является ограничение угла наклона рабочего вала. Они широко используются в рулевом управлении сельскохозяйственной техники. Угол поворота напрямую зависит от количества пластин. Если один, то будет около 270 градусов, если два — 150, три — 70.

Для регулирования работы вала требуется специальный гидрораспределитель. Этот тип агрегата не подходит для работы с высоким давлением жидкости.

Гидротурбины

В этих гидравлических машинах механическая энергия текущей жидкости передается лопастям рабочего колеса. Самый крупный и яркий пример использования гидроэлектрических турбин — гидроэлектростанции. Они делятся на реактивные и активные.

Этот агрегат состоит из: крыльчатки, подающего устройства или сопла (в зависимости от типа турбины).

По внутреннему строению их можно разделить на ковшовые, диагональные, осевые и радиально-осевые.

Предшественником водяных турбин можно назвать водяное колесо, которое приводилось в движение мощным потоком воды (их устанавливали на реках или крупных ручьях).

Где используется

Если говорить о простых вариантах гидравлических машин (в которых давление передается с помощью жидкости), то они используются в таких устройствах, как домкраты, прессы, подъемники. В результате гидравлические машины используются в строительстве и машиностроении. Это так называемые гидроприводы, которые используются в различных движущихся частях строительной техники (ковши, буры, манипуляторы).

Если сравнить гидропривод с его механическим аналогом, то первый имеет следующие преимущества:

1. Высокая мощность, передаваемая на единицу веса элемента.
2. Скорость работы. Пуск, задний ход и полная остановка быстрее механических и электрических приводов.
3. Надежная защита от перегрузки всей системы.
4. Возможность установки любого оборудования на гидропривод (ковш, дисковая пила, отбойный молоток и многое другое).

Однако если говорить об использовании гидропривода на большие расстояния, то по эффективности он намного уступает аналогам.

Насосы используются в соответствии с их конструкцией. Центробежные насосы широко используются на тепловых электростанциях, в системах очистки сточных вод, химической и пищевой промышленности. Также они используются для перемещения сжиженных газов, реагентов и нефтепродуктов.

Поршневые насосы — самый старый тип. Еще в древности они имели свое распространение в водоснабжении. Теперь они используются для тех же целей, помимо перекачки взрывоопасных жидкостей, пищевой промышленности (перемещение молочных продуктов внутри заводов), а также в системах подачи топлива для двигателей внутреннего сгорания.

Шестеренчатые насосы могут работать только при низком давлении. Применяются в сельском хозяйстве, в коммунальном хозяйстве, при перекачивании различных видов топлива (бензин, масло, дизельное топливо, различные присадки и присадки, мазут). В химической промышленности они используются для вытеснения кислот, спиртов, растворителей и щелочей.

В последние годы гидравлические машины получили широкое распространение в спортивном тренировочном оборудовании.

Гидроэлектрические турбины используются на гидроэлектростанциях. Однако, исходя только из силы нажатия:

Конструкция и работа жидкостной системы охлаждения

В автомобильных двигателях применяется закрытая (герметичная) система жидкостного охлаждения с принудительной циркуляцией охлаждающей жидкости.

Внутренняя полость закрытой системы охлаждения не имеет постоянной связи с окружающей средой, и связь осуществляется через специальные клапаны (при определенном давлении или вакууме), расположенные в крышках радиатора или расширительного бачка системы. Теплоноситель в такой системе закипает при 110… 120 ° С. Принудительную циркуляцию теплоносителя в системе обеспечивает жидкостный насос .

Система охлаждения двигателя состоит из рубашки охлаждения ГБЦ и блока цилиндров, радиатора, помпы, термостата, вентилятора, расширительного бачка, соединительных патрубков и выпускных клапанов. Кроме того, в систему охлаждения входит обогреватель салона автомобиля.

Работа системы

Рисунок 3 — Система охлаждения двигателя

1, 2, 3, 5, 15, 18 — гибкие шланги; 4 — патрубок; 6 — бак; 7, 9 — шипы; 8 — рубашка охлаждения; 10 — радиатор; 11 — кожух; 12 — вентилятор; 13, 14 — шкивы; 16 — ремень; 17- насос; 19 — термостат

При холодном двигателе главный клапан термостата 19 (фиг.3) закрыт и охлаждающая жидкость не проходит через радиатор 10. В этом случае жидкость перекачивается из насоса 17 в рубашку охлаждения 8 блока цилиндров и крышка цилиндра. Из напора по патрубку 3 жидкость попадает в дополнительный термостатический клапан и снова поступает в насос. За счет циркуляции этой части жидкости двигатель быстро нагревается. При этом незначительная часть жидкости перетекает из ГБЦ в нагреватель (рубашку) впускного коллектора двигателя и при открытом кране — в нагреватель салона автомобиля.

Когда двигатель прогрет, вспомогательный клапан термостата закрыт, а главный клапан открыт. При этом большая часть жидкости из ГБЦ попадает в радиатор, охлаждается в нем и попадает в насос через открытый главный клапан термостата. Меньшая часть жидкости, как и в холодном двигателе, циркулирует через нагреватель впускного коллектора двигателя и внутренний нагреватель корпуса. В определенном температурном диапазоне клапаны основного и дополнительного термостата открыты одновременно, и теплоноситель при этом циркулирует в двух направлениях (циркуляционные круги).

Количество циркулирующей жидкости в каждом круге зависит от степени открытия клапанов термостата, что обеспечивает автоматическое поддержание оптимального температурного режима двигателя. Расширительный бачок 6, наполненный охлаждающей жидкостью, сообщается с атмосферой через резиновый вентиль, установленный в крышке бака 7. Бачок соединен шлангом с наливной горловиной радиатора, имеющей крышку 9 с клапанами. Резервуар компенсирует изменения объема охлаждающей жидкости, а система поддерживает постоянный объем циркулирующей жидкости.

Для слива охлаждающей жидкости из системы охлаждения есть два сливных отверстия с резьбовыми пробками, одно из которых находится в нижнем бачке радиатора, а другое — в блоке двигателя. За температурой жидкости в системе следит указатель, датчик которого установлен в головке двигателя.

Жидкостный насос

Жидкостный насос обеспечивает принудительную циркуляцию жидкости в системе охлаждения двигателя. Лопастные насосы центробежного типа используются на автомобильных двигателях (рисунок 4).

Рисунок 4 — Жидкостный насос (а) и двигатель вентилятора (б

1 — крыльчатка; 2 — корпус; 3 — окно; 4 — крышка; 5 — подшипник; 6 — дерево; 7 — ступица; 8 — винт; 9 — уплотнительное устройство; 10 — патрубок; 11, 13, 14 — шкивы; 12 — ремень; 15 — вентилятор; 16 — тампон; 17 — болт

Вал насоса 6 установлен в литой крышке из алюминиевого сплава 4 в двухрядном неразъемном подшипнике 5. Подшипник устанавливается и фиксируется в крышке стопорным винтом 8. На одном конце вала чугунный подшипник рабочее колесо 1 прижато, а на другом конце находится ступица 7 и шкив 11 вентилятора 15. При вращении вала насоса охлаждающая жидкость течет через сопло 10 в центре рабочего колеса, захватывается его лопастями, запускается к корпусу насоса 2 под действием центробежной силы и через окно 3 в корпусе направляется в рубашку охлаждения блока цилиндров двигателя. Уплотнительное устройство 9, состоящее из самозатягивающейся манжеты и графитового композитного кольца, установленного на валу насоса, исключает попадание жидкости в подшипник вала.

Насос и вентилятор приводятся в движение клиновым ремнем 12 от шкива 13, который установлен на переднем конце коленчатого вала двигателя. Этот ремень также вращает шкив генератора 14. Правильное натяжение ремня обеспечивает правильную работу насоса и вентилятора.

Натяжение ремня регулируется перемещением генератора от двигателя (показано на Рисунке 4 (а) стрелкой). Насос представляет собой 2 литых алюминиевых корпуса, которые крепятся к фланцу блока цилиндров в передней части двигателя.

Жидкостный насос с приводом от зубчатого ремня

Рассмотрим насосное устройство с приводом от зубчатого ремня (рисунок 5).

Рисунок 5 — Жидкостный насос двигателя

1 — шкив; 2 — винт; 3 — подшипник; 4 — дерево; 5 — корпус; 6 — уплотнительное устройство; 7 — отверстие; 8 — крыльчатка

Вал насоса 4 установлен в корпусе 5 из алюминиевого сплава в неразъемном двухрядном шарикоподшипнике 3. Подшипник фиксируется в корпусе винтом 2 и уплотняется специальным устройством 6, включающим графитовое композитное кольцо и воротник. На переднем конце вала прижат зубчатый шкив 1 из спеченного материала, а на заднем — рабочее колесо 8. В рабочем колесе выполнены два сквозных отверстия 7, которые соединяют полости с охлаждающей жидкостью, расположенные с обеих сторон рабочего колеса. Благодаря этим отверстиям давление охлаждающей жидкости на рабочее колесо с обеих сторон выравнивается, что исключает осевые нагрузки на вал насоса во время работы.

Вал насоса приводится через шкив 1 зубчатым ремнем привода распределительного вала от коленчатого вала. При вращении вала жидкость течет к центру рабочего колеса и под действием центробежной силы направляется в рубашку охлаждения двигателя. Насос крепится от корпуса к моторному блоку с помощью прокладки.

Термостат

Термостат помогает ускорить прогрев двигателя и в определенных пределах регулирует количество охлаждающей жидкости, проходящей через радиатор. Термостат представляет собой автоматический клапан. В автомобильных двигателях используются неразъемные двухклапанные термостаты с твердым наполнителем.

Рисунок 6 — Термостат

1, 6, 11 — патрубки; 2, 8 — клапаны; 3, 7 — пружины; 4 — баллончик; 5 — диафрагма; 9 — действие; 10 — наполнитель

Термостат (рисунок 6) имеет два входа 1 и 11, выход 6, два клапана (основной 8, дополнительный 2) и чувствительный элемент. Термостат установлен перед входом насоса охлаждающей жидкости и соединен с ним патрубком 6. Через патрубок 1 термостат соединен с головкой двигателя, а через патрубок 11 — с нижним бачком радиатора.

Чувствительный элемент термостата состоит из баллона 4, резиновой диафрагмы 5 и стержня 9. Внутри баллона между его стенкой и резиновой диафрагмой находится твердый заряд 10 (мелкокристаллический воск), имеющий большой объемный объем коэффициент расширения.

Главный клапан 8 термостата с пружиной 7 начинает открываться при температуре охлаждающей жидкости выше 80 ° С. При температуре ниже 80 ° С главный клапан закрывает выход жидкости из радиатора и поступает в насос от двигателя, проходя через дополнительный открытый клапан 2 термостата с пружиной 3.

Когда температура охлаждающей жидкости превышает 80 ° C, в чувствительном элементе плавится твердый наполнитель, и его объем увеличивается. В результате шток 9 выходит из цилиндра 4, и цилиндр движется вверх. При этом дополнительный клапан 2 начинает закрываться и при температуре выше 94 ° C перекрывает проход охлаждающей жидкости от двигателя к насосу. В этом случае главный клапан 8 открывается полностью, и охлаждающая жидкость циркулирует по радиатору.

Расширительный бачок

Расширительный бачок служит для компенсации изменения объема теплоносителя при колебаниях его температуры и для контроля количества жидкости в системе охлаждения. Он также содержит запас хладагента для его естественной убыли и возможных утечек.

На автомобилях используются полупрозрачные пластиковые баки с наливной горловиной, закрытой пластиковой крышкой. Через горловину система наполняется теплоносителем, а через клапаны, расположенные в крышке, внутренняя полость бака и система охлаждения соединяются с атмосферой. Крышки расширительного бачка часто имеют единственный резиновый клапан, который работает при давлении, близком к атмосферному. При сливе охлаждающей жидкости из системы снимите заглушку с расширительного бачка. Расширительный бачок расположен в моторном отсеке моторного отсека, где он крепится к кузову.

Радиаторы автомобилей

Радиатор обеспечивает передачу тепла от теплоносителя в окружающую среду. На легковых автомобилях используются трубчатые пластинчатые радиаторы.

Рисунок 7 — Несъемный радиатор (а) и крышка вентилятора двигателя (б

1 — пробка; 2 — шея; 3, 4 — резервуары; 5 — сердечник; 6 — патрубок; 7, 8 — клапаны; 9 — кожух; 10 — герметик

Радиатор автомобиля (рисунок 7, а) неразборный, имеет вертикальное расположение патрубков и горизонтальное расположение пластин охлаждения. Баки и шланги радиатора изготовлены из латуни, а охлаждающие пластины — из луженой стали. Трубки и ребра образуют сердцевину 5 радиатора. В верхнем бачке 3 радиатора имеется горловина 2, через которую система охлаждения заполняется жидкостью. Горловина плотно закрывается заглушкой 1, на которой расположены два клапана: впускной 7 и выпускной 8. Выпускной клапан открывается при избыточном давлении в системе 0,05 МПа, и закипевший теплоноситель через патрубок выталкивается в расширительный бачок. 6 и соединительный патрубок. Впускной клапан не имеет пружины и связывает внутреннюю полость системы охлаждения с окружающей средой через расширительный бачок и резиновый клапан в его крышке, который срабатывает при давлении, близком к атмосферному. Впускной клапан обводит жидкость из расширительного бака, когда ее объем в системе уменьшается (во время охлаждения), и впрыскивает ее в расширительный бак, когда объем увеличивается (когда жидкость нагревается).

Радиатор устанавливается нижним бачком 4 на кронштейны корпуса на двух резиновых опорах, а в верхней части фиксируется двумя болтами с помощью стальных проставок и резиновых втулок. Для направления воздушного потока через радиатор и более эффективной работы вентилятора за радиатором установлен стальной кожух вентилятора 9 (рисунок 7, б), состоящий из двух половин. Обе половины кожуха имеют резиновые уплотнения 10, которые уменьшают прохождение воздуха к вентилятору, а также к радиатору и защищают кожух и радиатор от повреждений при вибрации двигателя на резиновых подушках. Радиатор не имеет жалюзи и при необходимости утепляется специальным съемным изоляционным покрытием.

Разборный радиатор

Радиатор автомобиля, изображенный на рисунке 8, разборный, с горизонтальными трубками и вертикальным расположением охлаждающих пластин. Радиатор не имеет заливной горловины и выполнен в двух направлениях: охлаждающая жидкость входит и выходит через левый бачок, который разделен перегородкой.

Рисунок 8 — Съемный радиатор (а) и электровентилятор (б) двигателя.

1, 8 — резервуары; 2 — сердечник; 3 — датчик; 4 — прокладка; 5 — вентилятор; 6 — электродвигатель; 7 — кожух; 9 — опора; 10 — пробка

Бачки радиатора изготовлены из пластика. Левый бачок 8 имеет три патрубка, через которые он соединен с расширительным бачком, термостатом и выходом ГБЦ. Правый резервуар 1 имеет сливную пробку 10 и внутри него установлен датчик включения вентилятора 3. Сердечник 2 прикреплен к резервуарам резиновыми прокладками 4. Он состоит из двух рядов круглых алюминиевых трубок и алюминиевых пластин с накаткой. В некоторые трубы вставлены пластиковые турбулизаторы в форме штопора. Двойной путь жидкости через радиатор, насечки на ребрах охлаждения и турбулизаторы в трубках обеспечивают турбулентное движение жидкости и воздуха, что увеличивает эффективность охлаждения жидкости в радиаторе.

Алюминиевый сердечник и пластиковые баки значительно уменьшают вес радиатора. Радиатор установлен на трех резиновых опорах 9. Две опоры расположены под левым и правым бачками, а третий держатель — вверху. Резины и прокладки между активной зоной и резервуарами делают радиатор нечувствительным к вибрациям.

Виды систем охлаждения двигателя

Системы охлаждения двигателей внутреннего сгорания делятся на три основных типа: жидкостные (водяные), воздушные и гибридные (комбинированные: для охлаждения используются как воздушные, так и жидкостные).

Видео с подробным описанием работы системы охлаждения двигателя

Жидкостная система охлаждения

Системы жидкостного охлаждения делятся на несколько типов: закрытые, открытые и открытые. В системах жидкостного охлаждения с открытым контуром хладагент (сокращенно хладагент) подается извне, отводит тепло от его источника и отправляется во внешнюю среду. Например, для охлаждения режущего инструмента в масляный поддон под действием силы тяжести подается струя смазки. В открытых системах жидкостного охлаждения нагревательный элемент располагается в объеме теплоносителя, который, в свою очередь, находится в охладителе. Открытые системы используются, например, для охлаждения трансформаторов. В автомобилях используются только замкнутые системы жидкостного охлаждения, когда жидкость находится в замкнутом контуре.

Для ускорения теплообмена помимо замкнутой жидкостной системы может быть подключена воздушная система — такая связка широко применяется в автомобилестроении и называется комбинированной (или гибридной) системой охлаждения.

Комбинированная (гибридная) система охлаждения

Жидкость принудительно циркулирует по герметичному жидкостному контуру, которая нагревается в рубашке охлаждения двигателя и охлаждается в радиаторе охлаждения. Кроме того, рядом с радиатором установлен вентилятор, который включается при превышении температуры охлаждающей жидкости заданного значения. Эта система используется в подавляющем большинстве современных автомобилей.

В качестве охлаждающей жидкости сегодня часто используют антифриз — специальную жидкость на основе этиленгликоля, не замерзающую при низких температурах (в народе ее называют «антифриз»). Раньше использовалась простая вода. В СССР широкое распространение получил антифриз марки Тосол, на основе которого выпускались многочисленные технические жидкости для автомобилей. Охлаждающие жидкости этой марки с названиями «Тосол-А» и «Тосол-АМ» были настолько популярны, что слово «антифриз» стало популярным синонимом «антифриз».

Принцип охлаждения одинаков как для бензиновых, так и для дизельных двигателей. В этой статье мы рассмотрим общую схему, актуальную для обоих типов двигателей. Порядок компонентов может варьироваться от автомобиля к автомобилю, но основные компоненты для правильного функционирования системы охлаждения одинаковы.

Устройство жидкостной системы охлаждения двигателя

Схема системы охлаждения двигателя автомобиля

1. Радиатор охлаждения;
2. Вентилятор радиатора;
3. Водяной насос (помпа);
4. Термостат;
5. Вентилятор радиатора внутреннего отопителя;
6. Радиатор внутреннего отопителя;
7. Расширительный бак.

Радиатор охлаждения (1):

Радиатор охлаждения автомобиля (или воздухоохладитель) используется для отвода тепла в атмосферу. Он состоит из трубок, по которым циркулирует антифриз, и большого количества пластин (ребер), увеличивающих поверхность для ускорения теплопередачи. Радиаторы изготавливаются из легко теплопроводных материалов: меди (трубы) и алюминия (пластины). Радиаторы с медными трубами более долговечны, однако для снижения затрат их часто делают из алюминия, что сказывается на сроке службы. Иногда эти теплообменники комплектуются крышкой радиатора (воздушным клапаном), выполняющей ту же функцию, что и крышка расширительного бачка.

Вентилятор (2):

Вентилятор радиатора: создает мощный поток воздуха, ускоряющий охлаждение радиатора (при движении с малой скоростью, в жаркую погоду, в пробках и т.д.). В современных автомобилях он приводится в действие электродвигателем и имеет разные скорости, которые автоматически выбираются и активируются бортовым компьютером по показаниям датчиков температуры. При включенном кондиционере вентилятор радиатора принудительно включается на максимальную скорость и работает постоянно.

Водяной насос (3):

Водяной насос, или жидкостной насос, или насос отвечает за циркуляцию охлаждающей жидкости в системе. Приводится в движение ременной передачей от коленчатого вала (чаще) или от электродвигателя (реже). Из-за тяжелых условий работы является расходным материалом — по регламенту меняется вместе с ремнем ГРМ (ГРМ) и роликами. На двигателях с цепной системой ГРМ автопроизводители рекомендуют заменять гидравлический насос каждые 90000 км пробега.

Термостат (4):

Термостат: в системах охлаждения автомобилей он регулирует движение охлаждающей жидкости (по малому или большому кругу) для ускорения нагрева двигателя и поддержания оптимальной температуры для его работы. Когда двигатель не прогревается до рабочей температуры, термостат закрыт и жидкость движется только по малому кругу (рубашка охлаждения двигателя и внутренний радиатор отопителя), после прогрева термостат открывается и жидкость движется по большому кругу по кругу (через радиатор охлаждения). Термостат состоит из стержня, клапана, пружины и цилиндра с термочувствительной жидкостью (термоцилиндр). Под воздействием температуры жидкость в цилиндре расширяется и преодолевает сопротивление пружины, тем самым открывая клапан.

Вентилятор отопителя (5):

Вентилятор отопителя: направляет наружный воздух, очищенный от крупных частиц из фильтра салона, через радиатор отопителя, отводя от него тепло, которое затем проходит через воздуховоды и подается в кабину. В автомобилях с кондиционером такой же вентилятор обдувает испаритель, унося холод. Состоит из электродвигателя, крыльчатки и корпуса. Обычно он располагается в салоне автомобиля — непосредственно в системе воздуховодов, реже — за моторным щитом.

Радиатор отопления (6):

Радиатор отопления, или печка, представляет собой обычный теплообменник (конденсатор), который используется для отвода тепла внутри автомобиля. Устройство, схема подключения и принцип работы аналогичны основному радиатору. Основное отличие в том, что радиатор отопителя меньше по размеру. Теплообменник постоянно горячий, потому что он подключен непосредственно к системе охлаждения автомобиля. Тепло отводится вентилятором: если он выключен или закрыта заслонка конденсатора (салонная печка), тепло в салон не попадет.

Расширительный бак (7):

Расширительный бачок предназначен для хранения излишков охлаждающей жидкости (антифриза), возникающих из-за расширения этой жидкости при нагреве. В автомобилях используются расширительные бачки открытого типа: закрывающая их крышка также является клапаном (в некоторых автомобилях это просто крышка, причем клапан находится на радиаторе), который поддерживает избыточное давление охлаждающей жидкости. Баки изготовлены из полупрозрачного пластика (для удобства проверки уровня жидкости) и размещены в верхней части системы охлаждения, чтобы избежать появления воздушных засоров.

Все элементы соединены в замкнутый контур патрубками (шлангами), коленами и втулками. Важную роль в правильном функционировании системы охлаждения играет датчик температуры охлаждающей жидкости, их обычно два: один выдает показания на приборной панели, другой передает данные на бортовой компьютер. В зависимости от температуры, например, состав топливовоздушной смеси может изменяться, увеличение скорости (нагрев) и вентилятор охлаждения могут быть активированы или деактивированы.

Кроме того, часто система охлаждения двигателя, особенно мощных двигателей, включает маслоохладитель (в основном жидкостный масляный охладитель), который охлаждает моторное масло до температуры, близкой к температуре охлаждающей жидкости.

Принцип работы жидкостной (гибридной) системы охлаждения автомобиля

Подача жидкости в каналы блока и головки (так называемая охлаждающая рубашка) осуществляется с помощью водяного насоса (помпы). Жидкость поглощает часть тепла от двигателя и охлаждается в радиаторе. В системе охлаждения имеется два контура циркуляции охлаждающей жидкости: малый и большой. Выбор пути регулируется термостатом: «холодная» жидкость движется только по рубашке охлаждения (небольшой кружок, иногда в нее входит и радиатор отопителя), не попадая в радиатор, что разгоняет двигатель до рабочей температуры.

Схема системы охлаждения двигателя

При повышении температуры жидкости в системе (отслеживаемой датчиками температуры) термостат начинает открывать путь жидкости к большому кругу, в котором задействованы все элементы системы охлаждения, как на схеме выше. Чем выше температура жидкости, тем шире открывается термостат. Если при максимальном открытии термостата температура продолжает расти и достигает определенного значения, включается вентилятор охлаждения радиатора, что ускоряет охлаждение жидкости.

Воздушная система охлаждения

V-образный двигатель Jamaha с воздушным охлаждением

В свою очередь, воздушные системы делятся на два типа: естественное и принудительное охлаждение. Система естественного воздушного охлаждения — наиболее примитивный вариант: тепло отводится с помощью ребер на поверхности цилиндров (как на радиаторах с воздушным охлаждением). Однако простота конструкции вкупе с низкой теплоемкостью воздуха создают ряд ограничений и проблем:

• Невозможность использования на компактных и мощных моторах из-за плохого отвода тепла;
• Нерегулярное охлаждение и, как следствие, необходимость решения проблемы локального перегрева ДВС, в частности увеличения поверхности ребер в точках аэродинамической тени, размещения более теплых выпускных клапанов «лицом» к потоку » воздуха;
• Необходимо избегать сильного загрязнения охлаждающих пластин, так как это значительно снижает эффективность отвода тепла.

Сегодня естественное воздушное охлаждение все еще присутствует на мотоциклах, мопедах и самолетах. Больше не используется на автомобилях; на автомобилях оно заменяется жидкостным охлаждением из-за большей форсировки двигателей.

Двигатель Yamaha XVS950A

Система принудительного воздушного охлаждения применяется в стационарных объектах и ​​оборудовании, доступ воздуха к двигателю которых ограничен из-за наличия на пути воздушного потока капота или других элементов. В этом случае двигатель разгружается с помощью вентилятора. По сравнению с системами естественного воздушного охлаждения конструкция усложняется только наличием вентилятора и к тому же проста. Кроме того, очевидным преимуществом такой системы является отсутствие теплоносителя, а также системы его циркуляции. Минусы: большой мотор, низкая эффективность охлаждения, высокий шум вентилятора. Как и при естественном воздушном охлаждении, есть проблемы с неравномерным потоком воздуха.

Самая известная машина с системой принудительного воздушного охлаждения — Запорожец. Такой же тип охлаждения устанавливали на двигатели моделей Volkswagen Kafer, Fiat 500, Citroen 2CV, Tatra 613. Volkswagen Type 2. В современных автомобилях система принудительного воздушного охлаждения не используется. Но иногда мастера восстанавливают старые автомобили с двигателями с таким охлаждением. Например, вот пример модернизированного Porsche 911 с четырехлитровым двигателем с воздушным охлаждением (усиленный до 390 л.с и измененный конструктивно):

Двигатель Porsche 911 с воздушным охлаждением

Как работает машина на воде(правда или ложь).

Когда вы сталкиваетесь с заголовками о том, что другой изобретатель изобрел автомобиль, который едет по воде, вы, безусловно, удивляетесь. Как вода может быть горючей? На самом деле это невозможно, но журналисты, как всегда, умеют привлекать внимание.
На самом деле все конструкции двигателей на воде, на воде имеют отдаленное отношение. Конечно, вода — это комбинация водорода и кислорода. И да, водород может быть топливом. Но чтобы разорвать межатомные связи и извлечь из воды водород, необходимо затратить много энергии, такой электролиз тоже происходит с выделением тепла. И второй закон термодинамики гласит, что нельзя передавать тепло от холода к горячему. В целом такая схема более чем неэффективна.

Так что же за водными машинами? Дело в том, что в качестве топлива используется не вода, а водные растворы солей. Чтобы немного упростить, двигатель работает на соленой воде. Что такое соленая вода? Это электролит, как и в обычных батареях. И получить энергию из электролита легче, чем из воды.

Фактически, двигатель с морской водой, также называемый «проточной батареей», работает по тому же принципу, что и топливный элемент, использующий водород (существуют также топливные элементы, использующие метанол, щелочь или кислоты).

Упрощенная модель выглядит так. Рассол протекает через мембрану, где раствор подвергается реакции окисления, производя отрицательно заряженные электроны и положительно заряженные электроны, тем самым создавая электрический ток. То есть у нас есть аккумулятор, в котором солевой раствор не закрыт внутри корпуса и, следовательно, такого топлива можно заливать в бак столько, сколько позволяет сам бак. Как и в случае с другими типами топливных элементов, в этом используется два типа жидкости, а это означает, что вам нужно будет заполнить 2 отдельных бака.

Один раствор нужен для реакции окисления, другой — для реакции восстановления. Поэтому вся система больше похожа на аккумулятор, так как ее можно подзарядить, ну в худшем случае можно залить баки совершенно новой жидкостью.

Самое интересное, что история топливных элементов сама по себе не нова. Принцип был открыт в 19 веке, а первые работающие топливные элементы появились в 50-х и 60-х годах 20-го. Многие из них также использовались для питания оборудования космических кораблей.

КПД топливных элементов и двигателей на их основе выше, чем у двигателей внутреннего сгорания, поскольку преобразование химической энергии в электрическую происходит без сгорания топлива и движущихся частей (за счет трения, в которых расходуется энергия) очень мало такая система.

В отличие от водородных топливных элементов, машинный вариант с использованием солевых растворов выглядит более перспективным, поскольку химическая промышленность и инфраструктура более готовы к производству рассола, чем к производству водорода.

Вы спросите, когда наши машины начнут ездить по соленой воде? Они уже едут. Компания nanoFlowcell из Лихтенштейна заявляет, что уже сертифицировала свои автомобили Quant e-Sportlimousine, Quantino и Quant F для Европейского Союза.
Динамика e-Sportlimousine впечатляет (для тех, кто привык к бензиновым двигателям), за 2,8 секунды электромобиль может разогнаться до 100 на максимальной скорости 350 км / ч, а его двигатель способен развивать 680 киловатт (что соответствует 920 л.с.) .сек.) И крутящий момент 2900 Нм. При этом запас хода должен составлять 600 километров на одной зарядке.

Модель Quantino, рассчитанная на «простых смертных», имеет более скромные характеристики: 143 лошадиные силы, но запас хода увеличился до 1000 км. Скорее всего, именно скромный Quantino станет первой серийной «машиной на воде». Нет достоверной информации о том, когда такие машины появятся на рынке. Но, видимо, ждать было нечего.
Но если вы совсем не собираетесь ждать, вы можете купить в Интернете игрушечную машинку, которая работает с раствором обычной поваренной соли, всего за пару долларов. То есть «знать технологию».

история технологии

Использование энергии речных стоков началось на Руси еще в древности. В самых ранних памятниках русской письменности встречаются такие термины, как «мельник», «мельница». Водяные мельницы в России сначала были построены для переработки сельскохозяйственной продукции, в основном для работы мельниц, затем кофемолок и войлока. Еще недавно почти весь урожай зерновых в России превращался в муку исключительно водой и ветряными мельницами; мельница строилась на 15-20 сельских домов, а то и чаще.

Но уже в 16 веке водяной двигатель на Руси применяют не только для обработки сельхозпродукции, но и в металлургии, горном деле, камнеобработке. Примерный перечень технологических операций, выполняемых в России в XVIII веке с использованием водяных двигателей, приведен в таблице 01 .

Наиболее распространены фрезы. Внешний вид здания мельницы существенно зависел от места его постройки, расположения основного оборудования и назначения мельницы, а также строительных конструкций объекта. Итак, для северных земель Карелия характерна простая деревянная конструкция, без архитектурных изысков. Мельницы в европейской части России по архитектуре отличаются от своих северных собратьев. Здание мельницы, построенное в черте города, могло быть кирпичным или каменным, что свидетельствовало о богатстве владельца.

Принципиальная схема работы водяной мельницы с верхним подводом воды представлена ​​на рисунке 01. Вода, выходящая из желоба, попадает на большое колесо, состоящее из двух кругов одинакового диаметра, соединенных перегородками «лопастями», образующими ковши. Вода, попадающая в верхний ковш, толкает колесо под действием силы тяжести и проливается при опускании. Обратите внимание, что лучший метод подачи воды обеспечивает большую мощность на валу колеса, но требует строительства гидротехнических сооружений (плотины, плотины) для накопления и подъема воды на высоту колеса.

Вместе с колесом на горизонтальном валу закреплена шестерня меньшего диаметра, которая приводит в движение шестерню на вертикальном валу. На нижнем конце вертикальной шахты жестко закреплялся подвижный верхний жернов (коридор), а нижний (плита) оставался неподвижным. Зерно, попавшее между камнями, измельчали ​​в муку, и тонкость помола определялась расстоянием между камнями. Жернова изготавливали из особых пород мелкозернистого кварца или песчаника или из искусственной смеси.