Меню

§ 4.2 Воздушные двигатели

Содержание

Обоснуйте, почему двигатели, работающие на движущемся сжатом воздухе, являются самыми экологичными.

Воздушные двигатели работают под действием давления или набегающего потока какого-либо газа, обычно воздуха.

Ветряные двигатели. Простейшим ветряным двигателем является парус. Воздушный поток (ветер) давит на парус или отражается от него. Это заставляет двигаться транспортное средство, на котором установлен парус. До середины 19-го века парус был единственным двигателем для водных транспортных средств.

В более совершенном ветряном двигателе также используется сила набегающего потока воздуха. Принцип конструкции таких двигателей достаточно прост. На валу закрепляются лопасти-крылья или колесо с лопатками. Набегающий поток воздуха давит на лопасти крыльчатки или лопатки колеса, заставляя вал вращаться.

В ветряных двигателях чаще всего используются принципиальные варианты конструкции с горизонтальным или вертикальным валом. Ветряные двигатели с горизонтальным валом могут быть выполнены в виде пропеллера (рис. 4.2, а) или в виде колеса с установленными под углом лопатками. При установке вертикального вала ветряные двигатели могут быть оснащены ковшовыми лопастями, или лопатками (рис. 4.2, б).

Рис. 4.2. Ветровые двигатели малой и средней мощности:
а — с горизонтальной осью по схеме пропеллера: б — с вертикальной осью с лопатками

Ветродвигатели широко применяются в подсобных и фермерских хозяйствах. С помощью таких двигателей приводят в действие насосы или автономные (независимые) генераторы электрического тока. В этой области применения ветродвигателей вариантов конструкций очень много.

Пневматические двигатели. Существуют пневматические двигатели, работающие на энергии сжатого газа (воздух или углекислый газ). Такие двигатели предназначены для совершения механической работы.

По конструкции наиболее массовыми являются поршневые, пластинчатые, турбинные и пневмоцилиндрические двигатели.

Поршневые пневматические двигатели позволяют получить большую мощность на выходном валу. Это даёт возможность использовать их даже для привода колёс в автомобилях.

Пластинчатые пневматические двигатели оснащены ротором с подвижными пластинами. Пластины скользят по внутренней поверхности цилиндрического статора. Эти двигатели обладают достаточно большой мощностью и могут развивать высокие обороты. Они обладают высоким коэффициентом полезного действия, так как у них очень небольшие потери воздуха при работе.

Рабочий вал турбинных пневматических двигателей развивает высокую скорость вращения. Воздух под давлением подаётся на лопатки турбины (рис. 4.3, а). Пневматические турбинные двигатели устанавливают в наконечниках бормашин в стоматологии.

В пневматическом цилиндрическом моторе его движущаяся часть может совершать только поступательно-возвратное движение. Подача воздуха под давлением в двигатель может быть односторонней и двухсторонней. При односторонней подаче поршень возвращается в исходное положение пружиной (рис. 4.3, б). Схема двухсторонней подачи воздуха (рис. 4.3, в) используется в конструкции двигателя пневматического отбойного молотка. При работе с этим инструментом возникают большие вибрации и шум.

Рис. 4.3. Схемы работы пневматического двигателя:
а — турбинного; б — цилиндрического с односторонней подачей воздуха; в — цилиндрического с двухсторонней подачей воздуха

Проверьте себя:

1. Как работает парус в качестве двигателя?

2. Какие принципиальные конструкции существуют для ветряных двигателей?

3. Что общего и в чём различие пластинчатого пневматического двигателя и турбинного пневматического двигателя?

* Подумайте, почему мощность турбинных пневматических двигателей невелика.