что такое воздушный мотор

Пневмодвигатели: неисчерпаемая энергия воздуха

Пневматические двигатели (моторы) могут использоваться в качестве самостоятельной энергетической установки – для обеспечения работы автономного оборудования, либо как движущий элемент ручного механизированного пневмоинструмента (например, дрелей, шлифовальных машин и других).

Принцип работы пневмодвигателей

Пневмомоторы (pnéuma с греческого переводится как «воздух») представляют собой энергетическое силовое устройство, предназначенное для преобразования энергии сжатого воздуха (при расширении последнего) в механическую работу (энергию движения) выходного звена.

По принципу действия пневмодвигатели могут быть объёмными и турбинными (см. также подробную информацию — https://www.itmash.ru/katalog/pnevmodvigateli-pnevmaticheskiy-dvigatel-pnevmomotor)

В первом случае расширение воздуха обеспечивается за счёт работы поршня, во втором – используется кинетическая энергия, вырабатываемая лопатками (пластинами) турбины.

В частности, при работе пластинчатого пневматического мотора происходит следующее: сжатый воздух через распределитель подаётся в полость корпуса, а затем – на лопасти, вследствие чего и обеспечивается вращение ротора. В поршневых ротационных моделях сжатый воздух подаётся на поршень, который через штоки передаёт его силу на планшайбы, благодаря чему возникают окружная сила и, как следствие, вращающий момент.

Более компактными, простыми по своей конструкции, а также более надёжными являются пластинчатые пневматические моторы, что и объясняет их большую популярность и распространенность. Основными элементами стандартных пластинчатых моделей являются корпус, ротор, сами пластины (лопасти), толкающий элемент (пружина) и фланец с подшипниками.

При изготовлении пневмоинструмента часто используются турбинные двигатели, также отличающиеся достаточно простой конструкцией. В них сжатый воздух, подаваемый в корпус через сопла, заставляет вращаться турбину и рабочий вал.

В общем, работа пневмодвигателей во многом схожа с работой аналогичных гидравлических устройств.

Типы и виды

Существует несколько разновидностей пневматических двигателей. Последние могут отличаться по типу создаваемого движения: прямолинейного возвратно-поступательного или вращательного (ротационного).

Пневматические устройства поступательного движения обычно называют пневмоцилиндрами, которые в свою очередь разделяются на мембранные и поршневые. Ротационные машины могут быть поршневыми и пластинчатыми (их также именуют лопаточными или лопастными). Мембранные модели, благодаря которым обеспечивается импульсное вращение, нередко можно встретить на машиностроительных заводах. Их применяют, в частности, в зажимных приспособлениях станков. Поворот рабочего механизма в данном случае обеспечивается за счёт мембраны, которая под воздействием силы сжатого воздуха прогибается и «толкает» зубчатое колесо выходного устройства.

Различают также пневмоприводы одностороннего и двустороннего действия, пневмоцилиндры рычажные и с цепной передачей.

Что касается редукторов, посредством которых рабочий механизм соединяется с источником энергии, то он может быть червячным, планетарным или геликоидальным. Каждая из перечисленных трансмиссий имеет определенные преимущества и недостатки (относительно эффективности, стоимости, способа установки и размеров).

Основные характеристики

Рассматривая различные типы и модели пневмодвигателей при выборе подходящего устройства для конкретных целей, в первую очередь необходимо обратить внимание на следующие их характеристики:

Следует учитывать показатели соотношения рабочей мощности, скорости и крутящего момента (Н/м) мотора, поскольку именно от этого зависит как эффективность работы механизма, так и срок его службы. Рабочие характеристики устройства в различных условиях работы, как правило, обозначены в инструкции каждой модели.

Сравнение с гидравлическими и электрическими аналогами. Преимущества пневматики

Пневматические двигатели (а двигатели, работающие за счёт силы воздуха, применяются человеком уже более двух столетий) имеют ряд существенных преимуществ по сравнению с гидравлическими и электрическими двигателями.

Если говорить об электрических моделях, часто являющихся основными «конкурентами» пневматики, то наряду с такими плюсами, как приемлемая стоимость, простота регулировки и тихая работа, они:

Главным преимуществом пневмомоторов, по сравнению с электрическими, является их пригодность для работы в условиях высокой взрывоопасности – здесь они просто незаменимы. Кроме того, двигатели, действующие за счет энергии сжатого воздуха, способны обеспечить эффективную работу в условиях вибрации, повышенной влажности и температуры.

Если говорить о гидравлических двигателях, то, как и пневматические агрегаты, они отличаются небольшим весом и компактными размерами, простотой конструкцией и высокой мощностью. Кроме того, они обеспечивают хорошую работоспособность даже в случае перегрузок и при этом безопасны в условиях повышенной температуры и взрывоопасности. Однако при этом нельзя забывать о возможности утечки масла, что небезопасно, а также о высоких затратах на установку данного механизма.

Пневмоприводы производства лучших мировых брендов, наряду с малым весом и размерами, отличают также высокая мощность, взрыво- и пожаробезопасность (наличие сертификации АТЕХ). Двигатели данного типа, в отличие от электрических аналогов, позволяют проводить работы в любом положении и в любых производственных условиях – например, при повышенной запыленности. Пневматические инструменты и оборудование могут работать длительное время без остановки, что позволяет повысить производительность труда. Если сравнивать с гидравлическими двигателями, то пневматический механизм не требует высоких затрат на установку и нуждается в минимуме технического обслуживания. В пользу пневматики говорит и высокая износоустойчивость устройства, значительно превышающая этот показатель тех же электрических моделей.

Применение пневмодвигателей

Спектр применения современных пневматических двигателей различного типа и мощности весьма широк, что объясняется их преимуществами.

Пневматические агрегаты используются в отраслях, где особое значение имеют требования взрывобезопасности, например, в нефтяной, горной, химической и энергетической областях. Без пневматики сегодня не обойтись в машиностроении, кораблестроении, а также во вполне «бытовых» сферах, таких как пищевое и текстильное производство, строительство, медицина, полиграфия и многие другие.

Если говорить о медицине, то благодаря пневматическим устройствам работают, например, аппараты искусственного сердца и лёгких, а также приборы вспомогательного кровообращения, дыхательная, наркозная и прочая аппаратура.

Незаменимы пневмодвигатели в горном и добывающем деле. Благодаря им обеспечиваются перегонка и подача нефти на поверхность, а также вентиляция угольных шахт.

Сила воздуха успешно используется на машиностроительных предприятиях – для решения самых различных задач, в частности, для обеспечения работы всевозможных станков, инструментов и приспособлений.

Благодаря пневматике работают различные распылители, смесители, вибраторы, циркуляторы, галтовочные машины, автомойки и многие другие.

Пневматические двигатели, в «чистом» виде и в гибридных модификациях, используются также в автомобилестроении. Благодаря такой движущей силе, как сжатый воздух, можно значительно сократить расход топливных материалов.

Источник

Автомобили на сжатом воздухе: плюсы и минусы

Все новое — это хорошо забытое старое. Так, электромобили в конце XIX века были популярнее бензиновых собратьев, затем они пережили столетнее забвение, а потом снова «восстали из пепла». То же касается и пневмотехники. Еще в 1879 году французский пионер авиации Виктор Татен спроектировал самолет A? roplane, который должен был подниматься в воздух благодаря двигателю на сжатом воздухе. Модель этой машины успешно летала, хотя в полном размере самолет построен не был.

Родоначальником пневмодвигателей на наземном транспорте стал другой француз, Луи Мекарски, разработавший подобный силовой агрегат для парижских и нантских трамваев. В Нанте машины испытали в конце 1870-х, а к 1900 году Мекарски владел парком из 96 трамваев, что доказывало эффективность системы. Впоследствии пневматический «флот» был заменен электрическим, но начало было положено. Позднее пневмолокомотивы нашли себе узкую сферу повсеместного применения — шахтное дело. В то же время начались и попытки поставить воздушный двигатель на автомобиль. Но до начала XXI века эти попытки оставались единичными и не стоящими внимания.

Преимущества воздуха

Пневматический двигатель (или, как говорят, пневмоцилиндр) преобразует энергию расширяющегося воздуха в механическую работу. По принципу действия он аналогичен гидравлическому. «Сердце» пневмодвигателя — поршень, к которому прикреплен шток; вокруг штока навита пружина. Воздух, поступающий в камеру, с увеличением давления преодолевает сопротивление пружины и перемещает поршень. На фазе выпуска, когда давление воздуха падает, пружина возвращает поршень в исходное положение — и цикл повторяется. Пневмоцилиндр вполне можно назвать «двигателем внутреннего несгорания».

Более распространена мембранная схема, где роль цилиндра выполняет гибкая мембрана, к которой точно так же прикреплен шток с пружиной. Ее преимущество заключается в том, что не нужна столь высокая точность посадки подвижных элементов, не требуются смазочные материалы, а герметичность рабочей камеры повышается. Существуют также роторные (пластинчатые) пневмодвигатели — аналоги ДВС Ванкеля.

Основные плюсы пневмодвигателя — это его экологичность и низкая стоимость «топлива». Собственно, из-за безотходности пневмолокомотивы и получили распространение в шахтном деле — при использовании ДВС в замкнутом пространстве воздух быстро загрязняется, резко ухудшая условия работы. Отработанные же газы пневмодвигателя — это обычный воздух.

Один из недостатков пневмоцилиндра — относительно низкая плотность энергии, то есть количество вырабатываемой энергии на единицу объема рабочего тела. Сравните: воздух (при давлении 30 МПа) имеет плотность энергии порядка 50 кВт•ч на литр, а обычный бензин — 9411 кВт•ч на литр! То есть бензин как топливо эффективнее почти в 200 раз. Даже с учетом не очень высокого КПД бензинового двигателя он «выдает» в итоге около 1600 кВт•ч на литр, что значительно выше, чем показатели пневмоцилиндра. Это ограничивает все эксплуатационные показатели пневмодвигателей и движимых ими машин (запас хода, скорость, мощность и т. д.). Помимо того, пневмодвигатель имеет относительно небольшой КПД — порядка 5−7% (против 18−20% у ДВС).

Пневматика XXI века

Актуальность экологических проблем XXI века заставила инженеров вернуться к давно забытой идее использования пневмоцилиндра в качестве двигателя для дорожного транспортного средства. По сути, пневмоавтомобиль экологичнее даже электромобиля, элементы конструкции которого содержат вредные для окружающей среды вещества. В пневмоцилиндре же — воздух и ничего кроме воздуха.

Тем не менее тема пневмоавтомобиля оказалась слишком привлекательной, чтобы о ней забыть.

Сразу в серию?

Одно из решений, позволяющих минимизировать недостатки пневмодвигателя, — облегчение автомобиля. Действительно, городской микролитражке не нужен большой запас хода и скорость, а вот экологические показатели в мегаполисе играют значительную роль. Именно на это рассчитывают инженеры франко-итальянской компании Motor Development International, которые на Женевском автосалоне 2009 года представили миру пневмоколяску MDI AIRpod и ее более серьезный вариант MDI OneFlowAir. MDI начали «сражаться» за пневмокар еще в 2003-м, показав концепт Eolo Car, но лишь спустя десять лет, набив множество шишек, французы пришли к приемлемому для конвейера решению.

MDI AIRpod — это нечто среднее между автомобилем и мотоциклом, прямой аналог мотоколяски-«инвалидки», как ее частенько называли в СССР. Благодаря 5,45-сильному воздушному двигателю трехколесная малолитражка массой всего 220 кг может разогнаться до 75 км/ч, а запас ее хода составляет 100 км в базовом варианте или 250 км в более серьезной конфигурации. Интересно, что у AIRpod вообще нет руля — машина управляется джойстиком. В теории она может передвигаться как по дорогам общего пользования, так и по велодорожкам.

У AIRpod есть все шансы на серийное производство, поскольку в городах с развитой велоструктурой, например в Амстердаме, такие машинки могут быть востребованы. Одна заправка воздухом на специально оборудованной станции занимает около полутора минут, а стоимость передвижения составляет в итоге порядка 0,5 на 100 км — дешевле просто некуда. Тем не менее заявленный срок серийного производства (весна 2014 года) уже прошел, а воз и ныне там. Возможно, MDI AIRpod появится на улицах европейских городов в 2015-м.

Изначально Tata собиралась поставить MiniCAT на конвейер в середине 2012 года и производить порядка 6000 единиц в год. Но обкатка продолжается, а серийное производство отложено до лучших времен. За время разработки концепт успел сменить имя (ранее он назывался OneCAT) и дизайн, так что какая его версия поступит в итоге в продажу, не знает никто. Кажется, даже представители Tata.

На двух колесах

Чем легче автомобиль на сжатом воздухе, тем он более эффективен в плане эксплуатационных и экономических показателей. Логичный вывод из этого утверждения — почему бы не сделать скутер или мотоцикл?

Этим озаботился австралиец Дин Бенстед, который в 2011 году продемонстрировал миру кроссовый мотоцикл O₂ Pursuit с силовым агрегатом, разработанным фирмой Engineair. Последняя специализируется на уже упомянутых роторных воздушных двигателях разработки Анжело ди Пьетро. По сути, это классической компоновки «ванкели» без сгорания — ротор приводится в движение подачей воздуха в камеры. Бенстед пошел при разработке от обратного. Сперва он заказал Engineair двигатель, а потом построил вокруг него мотоцикл, использовав раму и часть элементов от серийной Yamaha WR250R. Машина получилась на удивление энергоэффективной: на одной заправке она проходит 100 км и в теории развивает максимальную скорость 140 км/ч. Эти показатели, к слову, превышают аналогичные у многих электрических мотоциклов. Бенстед остроумно сыграл на форме баллона, вписав его в раму, — это позволило сэкономить место; двигатель в два раза компактнее своего бензинового собрата, а свободное место позволяет установить второй баллон, увеличив пробег мотоцикла в два раза.

Но, к сожалению, O₂ Pursuit остался лишь одноразовой игрушкой, хотя и был номинирован на престижную изобретательскую премию, учрежденную Джеймсом Дайсоном. Спустя два года идею Бенстеда подхватил другой австралиец, Дарби Бичено, который предложил создать по схожей схеме не мотоцикл, а сугубо городское транспортное средство, скутер. Его EcoMoto 2013 должен быть сделан из металла и бамбука (никакого пластика), но дальше рендеров и чертежей дело пока что не продвинулось.

Помимо Бенстеда и Бичено, схожую машину в 2010 году построил Эвин И Ян (его проект назывался Green Speed Air Motorcycle). Все три конструктора, к слову, были студентами Королевского технологического института Мельбурна, и потому их проекты схожи, используют один и тот же двигатель и. не имеют шанса на серию, оставаясь исследовательскими работами.

Источник

Пневматический двигатель

Пневмодвигатель (от греч. pnéuma — дуновение, воздух), пневматический двигатель, пневмомотор — энергосиловая машина, преобразующая энергию сжатого воздуха в механическую работу.

По принципу действия обычно различают объёмные и турбинные пневмодвигатели.
По направлению движения — линейные (поршневые, баллонные, мембранные и другие) и поворотные (поршневые и лопастные).

В объёмных пневмодвигателях механическая работа совершается в результате расширения сжатого воздуха в цилиндрах поршневой машины, в турбинных — в результате воздействия потока воздуха на лопатки турбины (в первом случае используется потенциальная энергия сжатого воздуха, во втором — кинетическая энергия).
Наибольшее распространение получили объёмные пневмодвигатели (поршневые, ротационные и камерные (баллонные)).

Пневмодвигатели применяются для привода различных инструментов (дрелей, гайковёртов, отбойных молотков, шлифовальных головок), обеспечивая безопасность работы во взрывоопасных местах (со скоплением газа, угольной пыли), в среде с повышенным содержанием влаги.

См. также

Источники

Полезное

Смотреть что такое «Пневматический двигатель» в других словарях:

пневматический двигатель — — [http://slovarionline.ru/anglo russkiy slovar neftegazovoy promyishlennosti/] Тематики нефтегазовая промышленность EN air motorair feed motor … Справочник технического переводчика

пневматический двигатель — pneumatinis variklis statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. pneumatic motor vok. Druckluftmotor, m; pneumatischer Motor, m rus. пневматический двигатель, m pranc. moteur à air comprimé, m … Automatikos terminų žodynas

пневматический двигатель — pneumatinis variklis statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. pneumatic motor vok. Druckluftmotor, m; pneumatischer Motor, m rus. пневматический двигатель, m pranc. moteur à air comprimé, m; moteur pneumatique, m … Fizikos terminų žodynas

ПНЕВМАТИЧЕСКИЙ ДВИГАТЕЛЬ — машина, преобразующая энергию сжатого воздуха в механич. работу. Давление сжатого воздуха от 0,3 до 0,6 МПа. По конструктивным признакам П. д. разделяют на объёмные и турбинные. Мощность П. д. обычно не превышает 2,5 кВт. П. д. применяют для… … Большой энциклопедический политехнический словарь

воздушный пневматический двигатель — pneumatinis variklis statusas T sritis Energetika apibrėžtis Mašina, suslėgto oro energiją verčianti mechaniniu darbu. atitikmenys: angl. pneumatic motor vok. Druckluftmotor, m rus. воздушный пневматический двигатель, m pranc. moteur pneumatique … Aiškinamasis šiluminės ir branduolinės technikos terminų žodynas

поршневой пневматический двигатель — — [http://slovarionline.ru/anglo russkiy slovar neftegazovoy promyishlennosti/] Тематики нефтегазовая промышленность EN reciprocating air motor … Справочник технического переводчика

Двигатель Стирлинга — Двигатель Стирлинга … Википедия

Двигатель Ленуара — в двух проекциях … Википедия

Двигатель внутреннего сгорания — Схема: Двухтактный двигатель внутреннего сгорания с глушителем … Википедия

Двигатель — У этого термина существуют и другие значения, см. Двигатель (значения). Двигатель, мотор (от лат. motor приводящий в движение) устройство, преобразующее какой либо вид энергии в механическую. Этот термин используется с конца XIX века… … Википедия

Источник

Что такое атмосферный двигатель

Не всем владельцам авто понятно, что значит атмосферный двигатель автомобиля. Это бензиновые моторы классической конструкции, которые нагнетают воздух из окружающего пространства при помощи поршней карбюратора. При равномерном смешивании кислорода с распыленными частицами бензина образуются топливные смеси. Они используются для сжигания в камере сгорания бензинового двигателя.

Принцип действия атмосферного двигателя:

Эффект засасывания воздушных масс возникает, благодаря созданию разряженной атмосферы в полости впускного коллектора.

Принцип работы

Основной принцип любых двигателей внутреннего сгорания заключается в воспламенении топлива в специальных камерах, благодаря чему в действие приводятся поршни, а далее и последующие узлы автомобиля. В качестве воспламеняющейся жидкости зачастую выступает бензин разнообразных марок либо дизель, но под топливом также стоит понимать и смесь бензина либо дизеля с воздухом. Это является главным условием воспламенения в моторе, так как без достаточного количества кислорода этот процесс невозможен.
Наиболее оптимальным соотношением для успешного возгорания считается смесь 1:14 (воспламеняющаяся жидкость: воздух). Для решения этой проблемы в любом двигателе внутреннего сгорания предусмотрен специальный узел, отвечающий за смесь топлива и воздуха. В большинстве современных автомобилей за это дело «берутся» автоматические компрессоры подачи воздуха либо турбины (инжектор, карбюратор). Именно поэтому часто их и называют турбированными.
Но в «атмосферниках» всё проходит самотёком. Благодаря естественному атмосферному давлению воздух пытается заполнить любое свободное пространство, на основе чего и построен принцип атмосферного двигателя. Однако зачастую этого недостаточно для достижения воздушно-топливной смеси, поэтому в «атмосферниках» создана механическая система подачи воздуха. Поршни мотора выступают в качестве воздушного насоса, который затягивает необходимое количество воздуха в камеру сгорания. Для этого в атмосферных двигателях обустраивается специальный воздуховод, обеспечивающий бесперебойную подачу кислорода извне.
Знаете ли вы? Первые чертежи автомобиля принадлежат известному итальянскому художнику и учёному Леонардо да Винчи.
Таким образом, главное отличие турбированного двигателя от атмосферного заключается в автоматическом нагнетателе воздуха, которого в «атмосферниках» нет. Кроме того, не стоит забывать и о том, что в турбированных моторах воздушно-топливная смесь образуется принудительно (благодаря образованию повышенного давления от 1,5 до 3 атмосфер).

Плюсы и минусы атмосферных двигателей

С появление силовых агрегатов, оснащенных турбокомпрессором, многие водители стали отдавать предпочтение турбированным транспортным средствам. Однако, существует немало автомобилистов, которые при вопросе, какой двигатель лучше атмосферный или турбированный, выбирают привычный классический вариант, основываясь на следующих преимуществах:

«Атмосферник» отличают следующие достоинства:

О надёжности атмосферного двигателя красноречиво свидетельствуют цифры. Качественные моторы позволяют автомобилю проходить до 500 тыс. километров. В истории развития автомобилестроения известны случаи, когда мотор переставляли из устаревшей машины в новую, и он продолжал исправно работать на протяжении ещё многих лет.

Атмосферные двигатели внутреннего сгорания отличаются наиболее длительным пробегом. Известны случаи, когда машины с установленными атмосферниками, работают без капитального ремонта на протяжении пути, более 500 тысяч километров. Единственное условие – своевременный уход и регулярная замена моторного масла с фильтрами. Их детали и узлы устойчивы против износа. Надежный атмосферный мотор обладает повышенным моторесурсом, продолжает работать даже после неоднократных замен кузова автомобиля.

Благодаря безотказной работе атмосферного мотора и простоте его эксплуатации, он неприхотлив к качеству топлива и смазочных материалов. При регулярном использовании бензина пониженного качества такие двигатели, если и выходят из строя, быстрее восстанавливают свою работоспособность. Основное требование к моторному маслу – это обеспечение необходимого уровня. Замена смазочной жидкости должна проводиться каждые 15 – 20 000 км. При выборе наиболее подходящей марки моторного масла для атмосферного двигателя рекомендуется отдавать предпочтение синтетике или полусинтетике.

Интересно: В отличие от турбонаддувного мотора, здесь можно заливать и минеральные масла, если не получилось приобрести более качественные смазочные материалы.

Конструкция «атмосферника» такова, что с его ремонтом или профилактикой может справиться не только профессионал, но и грамотный автолюбитель. Агрегат можно разобрать до последней детали и собрать обратно — конструкция позволяет сделать это без особых затрат. Нередки случаи, когда при ремонте агрегата используются «неродные» детали и комплектующие, произведённые другими производителями. Соответственно, и стоимость ремонта такого двигателя обходится дешевле.

Атмосферные двигатели внутреннего сгорания обладают некоторыми недостатками:

Впрочем, на этом перечень «минусов» исчерпывается. Атмосферные ДВС надёжны, просты и долговечны, но при этом не созданы для больших нагрузок и высоких оборотов.

Примеры транспортных средств с мощными атмосферными двигателями

На современном авторынке представлены автомобили с атмосферниками, выпущенные под известными брендами:

Атмосферный двигатель работает предсказуемо, что для многих автомобилистов является несомненным преимуществом. Решить для себя, какой из вариантов подойдёт больше, стоит исходя из собственных предпочтений. Если в приоритете надёжность, лёгкость в эксплуатации и обслуживании, лучше остановить свой взгляд на моторе атмосферного типа, но если на первом месте показатели динамики, то выбор очевиден. Кстати, усилиями умельцев, практикующих тюнинг, на атмосферные двигатели также устанавливаются турбины. Сделать это непросто и требует специальных навыков, но на практике вполне применимо. Поскольку устройство не лепится к мотору наобум, предполагаются расчёты скорости и объёма поступающего воздуха. Самостоятельно такие работы лучше не выполнять, потому что успешно справиться с задачей смогут только виртуозы своего дела.

Источник