Схема пристрою і принцип роботи парової машини

Паровою машиною називається тепловий двигун, в якому по-потенційного енергія розширюється пара перетворюється в хутра-нічних енергію, що віддається споживачу.

З принципом дії машини ознайомимося, скориставшись спрощеною схемою фіг. 1.

Усередині циліндра 2 знаходиться поршень 10, який може пере-міщан вперед і назад під тиском пари; в циліндрі є чотири канали, які можуть відкриватися і закриватися. Два верх-них пароподводящіх каналу 1 і 3 з'єднані трубопроводом з паро-вим котлом, і через них в циліндр може надходити свіже пар. Через два нижніх капала 9 і 11 пар, вже зробив роботу, випускається з циліндра.

На схемі показаний момент, коли канали 1 і 9 відкриті, канали 3 і 11 закриті. Тому свіжий пар з котла по каналу 1 надходить в ліву порожнину циліндра і своїм тиском переміщує поршень вправо; в цей час відпрацьована пара по каналу 9 з правої порожнини циліндра видаляється. При крайньому правому положенні поршня канали 1 і 9 закриті, а 3 для впуску свіжого пара і 11 для випуску відпрацьованої пари відкриті, внаслідок чого поршень переміститься вліво. При крайньому лівому положенні поршня відкриваються канали 1 і 9 і закриваються канали 3 і 11 і процес повторюється. Таким чином, створюється прямолінійний зворотно-поступальний руху-ня поршня.

Для перетворення цього руху в обертальний примі-вується так званий кривошипно-шатунний механізм. Він складається з поршневого штока- 4, з'єднаного одним кінцем з поршнем, а іншим шарнірно, за допомогою повзуна (крейцкопфа) 5, ковзаючого між напрямними паралелями, з шатуном 6, який передає рух, на корінний вал 7 через його коліно або кривошип 8.

Величина крутного моменту на корінному валу не є постійною. Справді, силу Р. спрямовану уздовж штока (фіг. 2), можна розкласти на дві складові: К. спрямовану вздовж шатуна, і N, перпендикулярну до площини напрямних паралелей. Сила N не робить ніякого впливу на рух, а тільки притискає повзун до напрямних паралелей. Сила До передається вздовж шатуна і діє на кривошип. Тут її знову можна розкласти на дві складові: силу Z. спрямовану по радіусу кривошипа і притискає вал до підшипників, і силу Т. перпендикулярну до кривошипа і викликає обертання валу. Величина сили Т визначиться з розгляду трикутника AKZ. Так як кут ZAK =. +. то

Але з трикутника ОКР сила

При роботі машини за один оборот валу кути? і? і сила Р безперервно змінюються, а тому величина крутить (тангенціаль-ної) сили Т також змінна. Щоб створити рівномірне обертання корінного вала протягом одного обороту, на нього насаджують важке колесо-маховик, за рахунок інерції якого підтримується постійного-ва кутова швидкість обертання валу. У ті моменти, коли сила Т зростає, вона не може відразу ж збільшити швидкість обертання валу, поки не прискориться рух маховика, чого не відбувається миттєво, так як маховик володіє великою масою. У ті моменти, коли робота, вироблена крутить силою Т. стає менше роботи сил опору, що створюються споживачем, маховик знову-таки в силу своєї інерції не може відразу зменшити свою ско-кість і, віддаючи отриману при своєму розгоні енергію, допомагає поршню долати навантаження .

При крайніх положеннях поршня кути. +. = 0, тому sin (? +?) = 0 і, отже, Т = 0. Так як вращающее усі-лиє в цих положеннях відсутня, то, якщо машина була б без маховика, сну повинна була б зупинитися. Ці крайні положення поршня називаються мертвими положеннями або мертвими точками. Через них кривошип переходить також за рахунок інерції маховика.

При мертвих положеннях поршень не доводиться до сопрікоснове-ня з кришками циліндра, між поршнем і кришкою залишається так зване шкідливий простір. В обсяг шкідливого простий-ранства включається також обсяг парових каналів від органів парорас-пределеніе до циліндра.

Ходом поршня S називається шлях, прохідний поршнем при переміщенні з одного крайнього положення в інше. Якщо відстань від центру корінного вала до центру пальця кривошипа - радіус кривошипа - позначити через R, то S = 2R.

Робочим об'ємом циліндра V h називається обсяг, описуваний поршнем.

Зазвичай парові машини бувають подвійного (двостороннього) дії (див. Фіг. 1). Маємо приклади застосування машини однобічні-нього дії, в яких пар тисне на поршень тільки з боку кришки; інша сторона циліндра в таких махай-нах залишається відкритою.

Залежно від тиску, з яким пар залишає циліндр, машини поділяються на вихлопні е, якщо пара виходить в атмо-сферу, конденсаційні, якщо пара виходить в конденсатор (холодильник, де підтримується знижений тиск), і тепло тифікаційний, у яких відпрацював в машині пар викорис-зуется для будь-яких цілей (опалення, сушка та ін.)