Рухавік

Рухавік — прыстасаванне, якое пераўтварае які-небудзь від энергіі ў механічную работу. Таксама ўжываецца азначэнне мато́р, якім звычайна называюць электрарухавікі і рухавікі ўнутранага згарання (РУЗ).

Рухавікі падзяляюць на першасныя і другасныя. Да першасных адносяцца тыя, якія непасрэдна пераўтвараюць прыродныя энергетычныя рэсурсы ў механічную работу, а да другасных - якія пераўтвараюць энергію, якая выраблена або накоплена іншымі крыніцамі.

Да першасных рухавікоў (ПР) належаць ветравое кола, якое выкарыстоўвае энергію ветру, вадзяное кола і гіравы механізм - дзейнічаюць за кошт сілы гравітацыі, цеплавыя рухавікі, у якіх хімічная энергія паліва або атамная энергія пераўтвараецца ў іншыя віды энергіі. Да другасных рухавікоў (ДР) адносяцца электрарухавік або электраматор, пнеўмарухавік, гідрарухавік або гідраматор.

Першымі ПР былі парус і вадзяное кола. Ветразь выкарыстоўваецца ўжо болей 7 тысяч год. Воднае кола шырока выкарыстоўвалі ў старажытных ірыгацыйных сістэмах Егіпту, Кітаю, Індыі. Воднае і ветраное кола шырока выкарыстоўвалі ў сярэднявечнай Еўропе як асноўную энергетычную базу мануфактурнай вытворчасці.

Гісторыя

У сярэдзіне 17 ст. былі зроблены першыя спробы перайсці да машыннай вытворчасці, якія запатрабавалі стварэння рухавікоў, якія б не залежалі ад мясцовых крыніц энергіі (вады, ветру і інш.). Першым рухавіком, у якім выкарыстоўвалася хімічная энергія паліва была параатмасферная машына, створаная па праекце французскага фізіка Дэні Папена і англійскага механіка Томаса Северы. Гэтая машына не магла непасрэдна быць механічным прывадам, да яе дадавалася кола, якое вярцела вада, якая выціскалася парай з катла ў рэзервуар воданапорнай вежы. Кацёл то падаграваўся парай, то ахалоджваўся вадою: машына дзейнічала перыядычна. У 1763 расійскі механік Іван Іванавіч Палзуноў вырабіў па свайму праекту стацыянарную паравую машыну бесперапыннага дзеяння. У яе былі два цыліндры, якія па чарзе напаўняліся парай, і таксама падавалі ваду ў вежу, але бесперапынна. Да 1784 англійскі механік Джэймс Уат стварыў больш дасканалую машыну, якую назвалі ўніверсальным паравым рухавіком. Уат з дзяцінства працаваў падручным на машыне Северы. Ад яго патрабавалася пастаянна пераключаць краны, праз якія падаваліся пара ў цыліндры і вада ў кацёл. Аднастайная праца падштурхнула Уата стварыць поршань двайнога ходу, аўтаматычную клапанную скрынку, а потым і цэнтрабежны засцерагальнік. У цыліндры машыны Уата быў цвёрды поршань, з кожнага боку якога па чарзе, аўтаматычна і бесперапынна, падавалася пара з катла. Поршань вярцеў праз крывашыпна-шатунную сістэму махавік, які забяспечваў плаўнасць ходу. Паравая машына магла ўжо быць прывадам для розных механізмаў і больш не мела патрэбы ў воданапорнай вежы. Вузлы, якія прыдумаў Уат, выкарыстоўваліся пасля ва ўсіх паравых машынах. Паравыя машыны ўдасканальвалі і ўжывалі для вырашэння розных тэхнічных задач: прывад станкоў, транспарт. У 1880 сумарная магутнасць паравых машын у свеце перавышала 26 млн. кВт.

У 1816 шатландскі святар Роберт Стырлінг прапанаваў рухавік знешняга згарання, які зараз называецца рухавіком Стырлінга. У ім рабочым целам быў газ (паветра ці іншы). Роберт Стырлінг ажыццявіў тэрмадынамічны цыкл, падобны на цыкл Северы ("да-Ўатаўскі"), але награванне і ахалоджванне адбывалася ў розных аб'ёмах машыны скрозь сценкі рабочых камер. Рухавік Стырлінга, як і ўвогуле ўсе рухавікі знешняга згарання могуць працаваць ад розных крыніц цяпла, але каэфіцыент карыснага дзеяння рухавіка Стырлінга адносна невялікі.

У другой палове 19 ст. была створана паравая турбіна. У 1889 шведскі інжынер Карл Густаў дэ Лаваль прапанаваў расшыральнае сапло і стварыў быстраходную турбіну (да 3200 аб/хвіл). Незалежна ад яго, яшчэ ў 1884 англічанін Чарлз Алджэрон Парсан вырабіў першую прыдатную для прамысловага ўжывання рэактыўную турбіну, здольную вярцець суднавы вінт. Паравыя турбіны пачалі выкарыстоўваць на марскіх суднах, а з пачатку 20 ст. на электрастанцыях.

Праект першага рухавіка ўнутранага згарання (РУЗ) належыць Хрысціяну Гюйгенсу і прапанаваны яшчэ ў 17 ст. Цікава, што ў якасці паліва прапаноўвалася выкарыстоўваць порах, а сама ідэя была падказана артылерыйскай гарматай. Усе спробы Дэніса Папена пабудаваць дзеяздольную машыну на гэтым прынцыпе поспеху не мелі. Першы надзейна працуючы Рухавік унутранага згарання стварыў у 1860 французскі інжынер Эжэн Ленуар. Рухавік Ленуара працаваў на газавым паліве. Праз 16 год нямецкі канструктар Нікалас Ота стварыў больш дасканалы 4-тактны газавы рухавік. Удасканальваннем РУЗ займаліся шматлікія інжынеры і механікі. Напрыклад, у 1883 нямецкі інжынер Карл Бенц стварыў выкарыстаны ім у далейшым 2-тактны рухавік унутранага згарання. У 1897 яго суайчыннік Рудольф Дызель прапанаваў РУЗ з самазапальваннем рабочай сумесі ў цыліндры ад сціскання паветра, які быў пасля названы яго імем.

У 20 ст. рухавік унутранага згарання стаў асноўным рухавіком аўтамабільнага транспарту. У 70-я гады амаль 80 % сумарнай магутнасці ўсіх РУЗ даводзілася на транспартныя машыны. Паралельна ішло ўдасканальванне гідратурбін.

У першай палове 20 ст. стварылі новыя віды першасных рухавікоў: газавая турбіна, рэактыўны рухавік, а ў 1950-х гг. і ядзерная сілавая ўстаноўка.

У 1834 расійскі навукоўца Барыс Сямёнавіч Якобі стварыў першы прыдатны для практычнага карыстання электрарухавік сталага току. У 1888 сербскі студэнт і будучы вялікі вынаходнік Нікола Тэсла выказаў прынцып пабудовы двухфазных рухавікоў пераменнага току, а праз год расійскі інжынер Міхаіл Осіпавіч Даліва-Дабравольскі стварыў першы ў свеце трохфазны асінхронны электрарухавік, які стаў найбольш распаўсюджанай электрычнай машынай.

Пнеўмарухавікі і гідрамашыны

Пнеўмарухавікі і гідрамашыны працуюць ад сетак (балонаў) высокага ціску паветра або вадкасці, пераўтвараючы гідраўлічную (пнеўматычную) энергію ў механічную. Іх шырока выкарыстоўваюць у якасці выканаўчых механізмаў у розных прыстасаваннях і сістэмах (напрыклад, пнеўмалакаматывы, прыдатныя для працы ў выбухованебяспечных умовах). З дапамогай гідрамашын ажыццяўляецца прывад гусеніц трактароў і танкаў, рабочых частак бульдозераў і экскаватараў. Другасныя рухавікі маюць вялікую ролю ў тэхніцы, але іх магутнасць адносна невялікая.

Класіфікацыя

Рухавікі могуць выкарыстоўваць наступныя тыпы крыніц энергіі:

• электрычныя: пастаяннага току і пераменнага току (сінхронныя і асінхронныя);
• электрастатычныя;
• хімічныя;
• ядзерныя;
• гравітацыйныя.

Атрыманую энергію рухавікі могуць пераўтвараць у наступныя тыпы руху:

• вярчальны рух цвёрдых цел;
• паступальны рух цвёрдых цел;
• зваротна-паступальны рух цвёрдых цел;
• рух рэактыўнага струменя;
• іншыя віды руху.

Электрарухавікі, якія забяспечваюць паступальны і/або зваротна-паступальны рух цвёрдага цела:

• лінейныя;
• індукцыйныя;
• п'езаэлектрычныя.

Некаторыя тыпы электраракетных рухавікоў:

• іонныя;
• стацыянарныя плазмавыя;
• рухавікі з анодным слоем;
• радыёіанізацыйныя;
• калоідныя.

Рухавікі, у якіх для атрымання механічнай энергіі выкарыстоўваюцца ўнутраная энергія рабочага цела:

• поршневыя паравыя рухавікі;
• паравыя турбіны;
• рухавік Стырлінга;
• паравы рухавік.

Рухавікі ўнутранага згарання:

• са знешнім сумесеўтварэннем
• бензінавыя;
• карбюратарныя;
• з размеркавальным упырскваннем (інжэктарныя);
• газавыя.

Паветрана-рэактыўныя рухавікі:

• праматочныя рэактыўныя (ППРР);
• пульсуючыя рэактыўныя (ПуПРР);
• газатурбінныя:
• турбарэактыўныя (ТРР);
• двухконтурныя (ТРРДз);
• турбавінтавыя (ТВР);
• турбавентылятарныя (ТВПР).

Ракетныя рухавікі:

• вадкасныя;
• цвердапаліўныя;
• ядзерныя;
• электрычныя.

Гл. таксама

• Карабельная сілкавальная ўстаноўка
• Ядзерная сілкавальная ўстаноўка
• Матарыст
• Рухач
• Электрарухавік
• Гідрарухавік
• Пнеўмарухавік
• Балансаванне рухавіка
• Тэрмадынамічныя цыклы
• Маршавы рухавік