паровая машина

парова́я машина

Тепловой поршневой двигатель для преобразования энергии водяного пара в механическую работу. Первая паровая машина двойного действия, у которой пар подавался поочерёдно то с одной, то с другой стороны поршня, была построена Дж. Уаттом в 1784 г. Основная часть паровой машины – цилиндр, в котором под действием пара ходит поршень со штоком. Рядом с цилиндром находится парораспределительный механизм – золотниковая коробка, сообщающаяся с паровым котлом, конденсатором и цилиндром посредством двух окон. В коробке находится золотник – переключатель, обеспечивающий попеременную подачу пара то с одной, то с другой стороны поршня. В результате поршень со штоком совершает возвратно-поступательное движение, которое преобразуется во вращательное движение коленчатого вала с помощью кривошипно-шатунного механизма. Он состоит из соединённого со штоком ползуна, шатуна и кривошипа, который, в свою очередь, соединён с коленчатым валом. Переключение золотника обеспечивается с помощью рычага обратной связи, соединённого одним концом с золотником, а другим концом – с эксцентриком коленчатого вала. Таким образом создаётся разность давлений пара в правой и левой частях цилиндра, которая приводит поршень в движение. Выпускать отработанный пар в атмосферу невыгодно, т. к. он содержит ещё много тепловой энергии. Для повышения экономичности паровой машины Уатт применил конденсатор – охлаждаемый водой сосуд, в котором отработанный пар конденсировался (превращался в воду). При этом давление в конденсаторе падало ниже атмосферного. Это значительно увеличивало разность давлений, действующих на поршень в цилиндре. Вода из конденсатора направлялась обратно в паровой котёл. Это позволяло создать замкнутую систему «котёл – паровая машина», в которой химическая энергия органического топлива превращалась сначала в тепловую энергию водяного пара, а затем в механическую энергию вращения вала паровой машины.

Паровая машина была первым и до кон. 19 в. практически единственным универсальным двигателем. Она сыграла исключительную роль в прогрессе промышленности и транспорта. Применялась для привода станков на фабриках, заводах, генераторов электрического тока на электростанциях, колёс паровозов, гребных винтов пароходов и т. д. Коэффициент полезного действия после различных усовершенствований не превышал 20 %. В 20 в. на смену паровой машине пришли значительно более экономичные паровая турбина и двигатель внутреннего сгорания.

Схема паровой машины:

1 – цилиндр; 2 – поршень; 3 – шток; 4 – ползун; 5 – станина; 6 – маховик; 7 – золотник; 8 – рычаг; 9 – шатун; 10 – коленчатый вал