|
МОУ Чурапчинського улусная гімназія
Д Про До Л А Д
«Історія винаходу парових машин»
робота
учня 8 мат.класса
Корякіна Вані
керівник
Хоютанова М.І.
Чурапча 2009р.
зміст:
Вступ
1. Створення двигуна
2. Парова машина Ползунова
3. Джеймс Уатт. Універсальна парова
машина подвійної дії
висновок
Вступ
З найдавніших часів люди потребували рухової силі, або в двигунах, які б приводили в дію пристосування для подачі води на поля, обертали жорна, моловшіе зерно, і т.д. У країнах Стародавнього Сходу, в Стародавньому Єгипті, Індії для цієї мети використовували тварин і рабів.
На зміну живим двигунів прийшло водяне колесо. В середні віки водяні колеса приводили в дію прядильні і ткацькі верстати.
У XV11 ст. перси винайшли вітряк. З появою таких млинів почалася історія вітряних двигунів, що використовувалися для того, щоб молоти зерно, качати воду.
Водяні колеса і вітряні двигуни до ХV11в. залишалися єдиними типами двигунів. В кінці ХV11-початку ХV111 в. у Франції, Англії, Швеції та інших країнах робилися неодноразові спроби використовувати енергію пара - створити паровий двигун.
1. Створення двигуна
Першим механічним двигуном, що знайшов практичне застосування, була парова машина. Спочатку вона призначалася для використання в заводському виробництві, але пізніше паровий двигун стали встановлювати на саморушних машинах - паровозах, пароплавах, автомобілях і тракторах.
Аж до другої половини XVIII століття люди використовували для потреб виробництва в основному водяні двигуни. Поступово стала гостро відчуватися потреба в принципово новому двигуні: могутньому, дешевому, автономному і легкоуправляемом. Саме таким двигуном на ціле століття стала для людини парова машина.
Ідея парового двигуна була почасти підказана його винахідникам конструкцією поршневого водяного насоса, який був відомий ще за часів античності. Принцип його роботи був дуже простий: при підйомі поршня вгору вода засмоктувалася в циліндр через клапан в його дні. Бічний клапан, що з'єднував циліндр із водопідйомною трубою, в цей час був закритий, так як вода з труби також прагнула увійти всередину циліндра і тим самим закривала цей клапан. При опусканні поршня він починав давити на воду в циліндрі, завдяки чому закривався нижній клапан і відкривався бічний. В цей час вода з циліндра подавався нагору по водопідйомною трубі. У поршневому насосі робота, одержувана ззовні, витрачалася на просування рідини через циліндр насоса.
Лише на рубежі 17 - 18 століть вдалося знайти спосіб робити корисну роботу за допомогою пари. Пара пускала в хід насос, що качав воду в резервуар. Витікаючи з резервуара і падаючи на водяне колесо, вода змушувала його обертатися. Водяне колесо, в свою чергу, надавало руху заводським механізми і машини. Таким чином, і після винаходу парового насоса безпосереднім двигуном робочих машин залишалося водяне колесо. Минуло ще чимало часу, перш ніж допитливий людський розум створив надійний двигун, здатний безпосередньо пускати в хід різноманітні машини і механізми. Минуло більше ніж два століття, перш ніж з'явився двигун, що став однією з передумов появи нового виду бойових машин - танків.
Перша спроба поставити пару на службу людині була зроблена в Англії в 1698 році: машина Сейвери призначалася для осушення шахт і перекачування води. Сам винахідник назвав її "вогневою машиною" і широко розрекламував як "друга шахтарів". Для отримання пари, що приводили машину в дію, був потрібний вогонь, але винахід Сейвери ще не було двигуном у повному розумінні цього слова, оскільки крім декількох клапанів, що відкривалися і закривалися вручну, в ньому не було рухомих частин.
Перша вдала парова машина з поршнем була побудована французом Дені Папеном, в 1698 році він побудував парову машину. Вода нагрівалася усередині вертикального циліндра з поршнем усередині, і пара, що утворилася штовхав поршень вгору. Коли пар охолоджувався і конденсировался, поршень опускався вниз під дією атмосферного тиску. Таким чином, за допомогою системи блоків парова машина Папена могла приводити в дію різні механізми, наприклад насоси.
2.Паровая машина Ползунова
Проект першої у світі парової машини, здатної безпосередньо пускати в хід будь-які робочі механізми, запропонував 25 квітня 1763 року російський винахідник І. І. Повзунів, механік на Коливано-Воскресенських гірничорудних заводах Алтаю. Парова машина Ползунова отримала визнання.
Повзунів пропонував побудувати спочатку невелику машину, на якій можна було б виявити і усунути всі недоліки, неминучі в новому винаході. Заводське начальство з цим не погодилося і вирішило будувати відразу величезну машину для могутньої повітродувки. Побудувати машину доручили Ползунову, на допомогу якому були виділені "які не знають, але тільки одну схильність до того мають з тутешніх майстрових двоє" та ще кілька підсобних робітників. З цим "штатом" Повзунів приступив до будівництва своєї машини. Будувалася вона рік і дев'ять місяців. Коли машина вже пройшла перший іспит, винахідник занедужав швидкоплинною сухоти і за кілька днів до завершальних випробувань помер.
Машина Ползунова мала два циліндри з поршнями. Штоки поршнів були з'єднані ланцюгом, перекинутої через шків. Рух шківа передавалося стержнів, які за допомогою «долонь» пересували серповидний маятник.
Маятник був з'єднаний зубчастими колесами з механізмом, що керує кранами, які здійснювали попеременний пуск пари і холодної води в циліндри. Коли, наприклад, в циліндр У подавалася пара і поршень b піднімався, то в циліндр A впорскувалася холодна вода і поршень а опускався. Таким чином машина Ползунова працювала безперервно і всі дії в ній проходили автоматично.
23 травня 1766 року учні Ползунова Левзин і Черніцин одні приступили до останніх випробувань парової машини. В "Денний записці" від 4 липня було відзначено "справна машинна дія", а 7 серпня 1766 року вся установка - парова машина і могутня повітродувка - була здана в експлуатацію. Всього за три місяці роботи машина Ползунова не тільки виправдала всі витрати на її будівництво в сумі 7233 рублів 55 копійок, а й дала чистий прибуток в 12640 рублів 28 копійок. 10 листопада 1766 року котел дав текти, і машина зупинилася. Незважаючи на те, що цю несправність можна було легко усунути, заводське начальство, не був зацікавлений в механізації, закидало утвір Ползунова. Протягом наступних тридцяти років машина не діяла, а в 1779 році тодішні управителі алтайських заводів віддали розпорядження машину розібрати, "знаходиться при оной фабрику розламати і ліс ужити, на що придатно буде". Так створений в 1763г. російським механіком И.И.Ползунова паровий двигун не набув поширення.
3.Джеймс Уатт. Універсальна парова машина подвійної дії
Приблизно в цей же час в Англії над створенням парової машини працював шотландець Джеймс Уатт. Першу цілком працездатну універсальну парову машину запатентував в 1784г. З невеликими вдосконаленнями вона понад сто років залишалася єдиним промисловим двигуном: приводила в рух верстати і паровози, пароплави і навіть перші автомобілі.
Основна частина машини-чавунний циліндр, в якому ходить поршень. Поруч з циліндром розташований паророзподільних механізм - золотникова коробка, сполучена з паровим котлом. Крім котла коробка з'єднана ще з конденсатором і з циліндром за допомогою двох вікон. У коробці знаходиться золотник - стрижень з двома клапанами, своєрідний перемикач, який відає попеременной подачею пара то з одного, то з іншого боку поршня. Для підвищення ККД машини застосував спеціальний пристрій - конденсатор, що охолоджується водою посудину, в якому пар конденсировался, тобто перетворювався в воду.
Таким чином, парова машина Уатта стала винаходом століття, що поклав початок промислової революції.
У 1785 році одна з перших машин Уатта була встановлена в Лондоні на пивоварному заводі Семюела Уитбреда для розмелювання солоду. Машина виконувала роботу замість 24 коней. Діаметр її циліндра дорівнював 63 см, робочий хід поршня складав 1,83 м, а діаметр маховика досягав 4,27 м. Машина збереглася до наших днів, і сьогодні її можна побачити в дії в сіднейському музеї "Пауерхауз". Двигун Уатта годився для будь-якої машини, і цим не забарилися скористатися винахідники саморушних механізмів.
Завдяки різним удосконаленням до початку ХХ ст. були побудовані парові машини потужністю 15 МВт, розвиваючі до 1000 об / хв. При цьому ККД таких машин вдалося підняти більш ніж в 60 разів у порівнянні з машиною Уатта.
висновок
Громіздкі, важкі і неекономічні парові машини в наш час повністю витіснені паровими турбінами і двигунами внутрішнього згоряння.
Будь-яка машина і технологічний процес її виготовлення безперервно вдосконалюються. Винахідники і раціоналізатори, які працюють на виробництві, створюють нові машини, обладнання, прилади і вносять багато різних пропозицій щодо вдосконалення діючих машин і устаткування.
Завдання техніки-перетворювати природу і світ людини відповідно до цілей, поставлених людьми на основі їх потреб і бажань. Без техніки люди не змогли б упоратися з навколишнім їх природним середовищем. Техніка отже, - це необхідна частина людського існування протягом всієї історії ...
Використана література:
1.Енціклопедія для дітей «Техніка»
2.Енціклопедіческій словник юного техніка
3.Інтернет-сайт works.tarefer.ru
|