Изготовление двигателя: Из чего делают современные двигатели: новые материалы на службе автопроизводителей

Из чего делают современные двигатели: новые материалы на службе автопроизводителей

На протяжении многих десятков лет моторы изготавливали из самых обычных материалов — стали, чугуна, меди, бронзы, алюминия. Совсем немного пластика, иногда какие-то мелкие элементы, вроде корпусов карбюраторов, — из магниевых сплавов. На волне тенденции к всемерному облегчению конструкций и увеличению мощности при улучшении экологической составляющей состав материалов с тех времен заметно изменился. Из чего же сегодня делают двигатели? Разбираемся.

Большая часть автовладельцев наверняка знает главный тренд современного автомобилестроения: увеличение мощности двигателя при постоянном уменьшении его объема и массы. Секрет такого сочетания кроется в том числе в новых материалах и конструктивах. Ну и, разумеется, тщательной проработке всех элементов силового агрегата, а также уже не скрываемом отсутствии избыточных (читай: невыгодных) запасов прочности.

Как ни странно, всевозможные нанотрубки и прочий хай-тек, о котором постоянно говорят в СМИ, в моторостроении на самом деле почти не применяются. В серийных моторах самыми дорогими и сложными материалами являются кремнийникелевые покрытия, металлокерамический композит (например, известный как FRM у Honda), различные полимерно-углеродные композиции и постепенно появляющиеся в серийных двигателях титановые сплавы, а также сплавы с высоким содержанием никеля, например Inconel. В целом же двигателестроение остается очень консервативной областью машиностроения, где смелые эксперименты в серийном производстве не приветствуются.

Прогресс обеспечивается в основном «тонкой настройкой» и применением давно известных технологий по мере их удешевления. Основная масса серийных агрегатов состоит в основном из чугуна, стали и алюминиевых сплавов — по сути, самых дешевых материалов в машиностроении. Однако тут все же есть место для новых технологий.

Самая крупная деталь любого мотора — блок цилиндров. Она же самая тяжелая. Долгие десятки лет основным материалом для блоков служил чугун. Он достаточно прочен, хорошо льется в любую форму, его обработанные поверхности обладают высокой износостойкостью. Список достоинств включает и невысокую цену. Современные моторы небольшого рабочего объема по-прежнему льются из чугуна, и вряд ли в ближайшее время индустрия полностью откажется от этого материала.

Основная задача в совершенствовании сплавов чугуна — это сохранение высокой твердости поверхности при улучшении его вспомогательных качеств, иначе это может привести к необходимости использования чугунных же гильз для блока цилиндров из более износостойкого сплава. Так изредка делают, но в основном на грузовых моторах, где эта технология финансово оправданна.

Алюминий в качестве материала блока применяется также очень давно и совершенствуется примерно в том же направлении. Усилия направлены в основном на улучшение возможностей его обработки, на снижение коэффициента расширения при сохранении необходимой пластичности материала, повышение необходимых аспектов прочности сплавов.

Также развиваются технологии использования вторичного алюминия низкой очистки. Для таких сплавов применяются технологии, отличные от литья, причем налицо тенденция к изготовлению из алюминия блоков цилиндров более компактных моторов. Например, двигатель Volkswagen серии EA211 сегодня имеет алюминиевый блок, который оказался на 40% легче чугунного.

Магниевые сплавы значительно менее популярны. Они легче алюминиевых, но имеют значительно более низкую коррозийную стойкость, не переносят контакта с горячей охлаждающей жидкостью, со стальными крепежными деталями повышенной температуры. На рядных шестицилиндровых блоках моторов BMW серий N52 и N53, например, из магниевого сплава выполнена только внешняя часть блока, «рубашка» системы охлаждения. Для сравнительно длинного блока шестицилиндрового мотора это дает выигрыш в массе порядка 10 кг по сравнению с цельноалюминиевой конструкцией. Также магниевые сплавы используют для блок-картеров моторов с отъемными цилиндрами. В основном это двигатели мотоциклов.

Компоненты двигателя

Если с самой большой деталью мотора новые технологии и материалы не очень «дружат» в целом, то в частностях возможны интересные сюрпризы. Гильзы цилиндров у любого блока являются точкой приложения всех новейших технологий и материалов. Высокопрочный чугун, методы поверхностного упрочнения алюминиевых высококремнистых сплавов, гальванические покрытия на основе сплава карбида кремния с никелем, металлокерамические матрицы и стальное напыление широко используются даже на серийных моторах. Про чугун и высококремнистый алюминий говорить не будем, все же сами технологии не только старые, но и массовые. А вот про остальные материалы лучше рассказать чуть подробнее.

Упрочненные чугунные гильзы по технологии CGI (Compacted Graphite Iron) появились для реализации экстремально высокой степени форсирования у дизельных моторов. Этот чугун сильно отличается от распространенного серого чугуна. У него на 75% выше прочность на разрыв, на 40% выше модуль упругости, и он в два раза устойчивее к знакопеременным нагрузкам. А его сравнительно невысокая стоимость и прочность позволяют создавать литые чугунные блоки с массой меньше, чем у алюминиевых. Но в основном его применение ограничено гильзами и коленчатыми валами. Гильзы получаются очень тонкими, теплопроводными и при этом столь же технологичными и надежными, как обычные гильзы из чугуна. А коленчатые валы по прочности соперничают с коваными стальными при заметно меньшей себестоимости.

Покрытие по технологии Nicasil, в общем-то, не редкость и далеко не новинка, но оно остается одним из самых высокотехнологичных и перспективных в своей сфере. Изобрели его еще в 1967 году для роторно-поршневых двигателей, и засветиться в массовом автомобилестроении оно успело. Porsche его применял для гильз цилиндров с 1970-х, а в 1990-е его попытались применить и на более массовых моторах, например в BMW и Jaguar, но недостатки технологии и высокая цена заставили отказаться от него в пользу более дешевых методов поверхностного упрочнения высококремниевых сплавов, например по технологии Alusil.

Причем более вероятной причиной отказа является как раз повышенная стоимость блоков цилиндров с этим покрытием, связанная с низкой технологичностью процесса гальванического нанесения и высоким процентом не выявляемого сразу брака, который потом успешно списали на высокосернистые бензины.

Тем не менее это покрытие все еще остается лучшим выбором для создания рабочей поверхности в любом мягком металле, потому под различными торговыми наименованиями применяется в массовом и особенно гоночном двигателестроении. Например, под маркой SCEM в моторах Suzuki. Его недостатки в основном связаны с очень высокой стоимостью обработки и слабой приспособленностью к массовому производству при использовании с крупными многоцилиндровыми блоками.

Металлокерамическая матрица (MMC), более известная как FRM в моторах Honda, — еще один оригинальный и интересный материал. Например, двигатель на суперкаре NSX имел гильзы, выполненные по такой технологии.

Опять же технология далеко не новая, но, как и материал, очень перспективная. Покрытие типа Nicasil тоже относится к MMC, но его приходится наносить гальваническим методом, и в качестве матрицы выступает достаточно твердый никель.

В технологии FRM материалом матрицы служит алюминий, а MMC получается в процессе заливки гильзы из волокнистого материала на основе карбоновой нити в алюминиевый блок. Использование углеродного волокна более технологично. К тому же матрица получается намного более толстой, чуть более мягкой, намного более упругой и абсолютно интегрированной в материал блока. Отслоение, как это происходило с Nicasil, попросту невозможно. Задиры и локальные повреждения в силу структуры материала ему почти не страшны, а в случае износа цилиндр можно расточить благодаря большому запасу по толщине.

Минусы у такого покрытия тоже имеются. Во-первых, немалая цена, во-вторых, жесткое отношение к поршневым кольцам, поскольку его структура плохо «настраивается». Тут не создать полноценной сетки хона, правда, масло хорошо удерживается в волокнах и без того.

Края волокон очень жесткие, и даже сверхтвердые кольца имеют ограниченный ресурс, а поршень в местах контакта интенсивно изнашивается при малейшем биении, что подразумевает использование поршней с минимальным зазором и очень короткой юбкой. К тому же покрытие очень маслоемкое. В итоге у моторов постоянно наблюдался повышенный расход масла, что на определенном этапе не позволило выполнять жесткие экологические требования.

Впрочем, сейчас эта проблема уже не актуальна, новые катализаторы и новые поколения малозольных масел позволяют об этом не беспокоиться. Ну и, разумеется, цена нанесения покрытия такого типа заметно выше, чем у алюсила или чугунных гильз, но все же меньше, чем у Nicasil-подобных материалов.

Покрытия MMC разных типов также используются в целом ряде деталей двигателей. Например, в седлах клапанов в ГБЦ, упрочнениях крайних постелей распредвалов, особо нагруженных местах креплений элементов конструкции. Это позволяет широко применять цельноалюминиевые детали и снижать массу конструкции за счет упрощения.

Некоторые детали двигателей могут иметь крупные элементы из MMC, например клапаны. Но это и сейчас удел не серийных конструкций.

Титановые сплавы также давно пытаются использовать в конструкции машин. В двигателях этот прочный, легкий и очень эластичный материал с превосходной химической стойкостью применяется очень ограниченно в силу высокой стоимости. Но можно найти серийные конструкции с деталями из титана. Титановые шатуны, например, давно устанавливаются в моторах Ferrari и тюнинговом подразделении AMG. Еще титан — неплохой выбор для пружин, шайб, рокеров и прочих элементов ГРМ, деталей теплообменников EGR, а также разных крепежных элементов. Кроме того, он используется для производства рабочих элементов высокопроизводительных турбин, а иногда —— для производства клапанов и даже поршней.

Теоретически детали из высококремнистых титановых сплавов с высоким содержанием интерметаллидов и сицилидов могут применяться в двигателях, но у большинства титановых сплавов наблюдается серьезная потеря прочности уже при температурах свыше 300 градусов — изменение пластичности в больших пределах и большой коэффициент расширения, что не позволяет создавать из них долговечные детали с низкой массой. Ограниченное применение имеет в двигателестроении и 3D-печать из титановых сплавов, например для создания выпускных систем на спорткарах.

А вот покрытия из нитрида титана — одни из самых популярных средств упрочнения поршневых колец. Этот материал отлично работает по кремниевому упрочненному слою гильз цилиндров. Его же используют как напыление на фаски клапанов, в том числе титановых, на торцы толкателей клапанного механизма и другие узлы двигателя. Начиная с 1990-х годов использование этого метода упрочнения неуклонно возрастает, и он вытесняет хромирование, азотирование и ТВЧ-закалку. Также нитрид титана является перспективным типом покрытия для гильз цилиндров: он может наноситься методом PA-CVD (плазмохимическое осаждение из газовой фазы), а значит, такие технологии могут стать серийными в ближайшее время, если будет спрос на новые износостойкие покрытия цилиндров.

Уже упомянутая 3D-печать также активно применяется для создания высокопрочных и высокоточных жаростойких деталей сплав Inconel. Это семейство никельхромовых жаростойких сплавов давно служит материалом для создания выпускных клапанов, верхних компрессионных колец, пружин и даже выпускных коллекторов, корпусов турбин и крепежного материала для высокотемпературного применения.

В последние годы, в связи с развитием технологий 3D-печати и активным использованием в них Inconel-сплавов, мелкосерийные ДВС все чаще обзаводятся деталями из этого очень перспективного материала. Рабочий диапазон деталей из него минимум на 150–200 градусов выше, чем у самых жаростойких сталей, и доходит до 1200 градусов. Как материал упрочнения сплавы Inconel используются серийно уже достаточно давно, так, в моторах Mercedes-Benz покрытие из Inconel применяется на моторах серий M272/M273.

Пластмассы также продолжают внедрять в конструкции двигателей. Выполненные из пластика элементы системы впуска и охлаждения — дело уже привычное. Но дальнейшее расширение номенклатуры маслостойких и теплостойких пластмасс с низким короблением позволило создать пластмассовые картеры ДВС, клапанные крышки, направляющие, корпуса малых конструкций внутри двигателя. Концепты моторов с блоком цилиндров из пластмассы, а точнее, из полимерно-углеродных композиций, уже были представлены публике. При незначительно меньшей прочности, чем у легких сплавов, пластик в производстве обходится дешевле и значительно лучше перерабатывается.

Каков итог?

Изучение вопроса применяемости материалов в двигателестроении показывает четкую направленность: для снижения массы и улучшения других характеристик применение каких-то суперматериалов либо не особо требуется, либо невозможно в принципе в силу физических и химических свойств. Развитие технологий идет путем эволюционным — усовершенствования как самого производства, так и традиционных материалов, реорганизации рабочего процесса и конструкторской оптимизацией. Так что даже в среднесрочной перспективе мы вряд ли увидим революцию в производстве ДВС, скорее речь будет идти о постепенном отказе от этого типа двигателя в принципе в пользу электротехнологий, хотя и там пока не наблюдается бурного технологического прорыва.

Производство нестандартных электродвигателей

Наша компания НПП «Сервомеханизмы» занимается поставкой двигателей ведущих европейских производителей.

Разработка и изготовление нестандартных электродвигателей для различных отраслей промышленности и бытовой техники. Исполним любой заказ за месяц.

Производство электродвигателей

Производство электродвигателей начинается с тех.задания и разработанного под него проекта	Затем — разработка опытных образцов, для дальнейших испытаний
Установки для испытания электродвигателей	Испытательные установки способны охватить при испытаниях диапазон мощности электродвигателей от 30 Вт до 25 кВт
При удачно проведенных испытаниях двигатели запускаются в массовое производство	Производство электродвигателей
Используется современное высокоточное оборудование	После того как все части электродвигателя произведены начинаеся сборка
Валы для электродвигателей	Роторы электродвигателя, уже насаженные на вал
Корпуса электродвигателей	Корпуса электродвигателя с обмоткой — статором
Тормозные устройства	Корпуса электродвигателей при сборке
Готовая продукция ожидает отправки заказчику

 Электродвигатели используются включительно во всех отраслях тяжелой и легкой промышленности , машиностроении, приборостроении, строительстве, широком спектре бытового  и промышленного оборудования, в станках, оборудовании пищевой индустрии, сельском хозяйстве, складском оборудовании, полиграфии, горно-добывающих и нефте-газовых отраслях, в химической, медицинской и микробиологической промышленности  и т. п.
Электродвигатель купить может любое предприятие и всегда найдет ему применение.

Примеры нестандартных электродвигателей

Просмотров: 11851 | Дата публикации: Понедельник, 06 октября 2014 08:51 |

Производство электродвигателей

Электродвигатели весьма востребованное устройство, применяемое в самых разных отраслях. Именно поэтому специализированные предприятия производят электромоторы самой различной конфигурации и имеющие разнообразные рабочие показатели. Так, двигатели малых размеров весьма широко применяются для изготовления различных игрушек. При этом существуют электродвигатели поистине исполинских размеров применяемых на кораблях или электропоездах.

 

Оборудование для производства электродвигателей

 

Для производства электродвигателей наиболее оптимально использовать комплексные производственные линии. В комплектацию таких линий входят:

1. Оборудование для сборки-сварки статоров.

2. Станки для сборки-сварки роторов.

3. Оборудование для изоляции пазов статора.

4. Аппаратура, отвечающая за намотку катушек статора.

5. Станки, обеспечивающие установку обмотки в пазы статора.

 

 

6. Оборудование для разжима обмотки статора.

7. Аппаратура, обеспечивающая формировку обмотки статора.

8. Станки для бандажа обмотки статора.

9. Оборудование для пропитки и сушки обмотки статора.

 

Технология производства электродвигателей

 

Такой процесс, как производство электродвигателей, весьма технологичен и проводится в некоторое количество этапов. Изначально необходимо приобрести и поставить материалы и комплектующие. Весьма важным моментом производства электродвигателей является проведение контроля службой ОТК, поступающих на склад предприятия материалов. Данный фактор обусловливается тем, что для производства электродвигателей необходимы лишь качественные материалы, чем обеспечивается надёжность готового изделия.

 

 

 

Последовательность работы высокотехнических линий по производству электродвигателей:

1.Изготовление металлических комплектующих. Наиболее часто для данного процесса используется чугун. Для плавки чугуна применяются печи, работающие по принципу индукции. Само же литьё осуществляется в специальные песчано-глинистые формы (при этом, согласно технологии изготовления, формы должны быть сырыми).

 

 

2. Изготовление лёгких металлических составляющих. В основном, в качестве сырьевой массы для осуществления данного процесса, применяется алюминий. Литьё производится в специальные пресс-формы. Сам же процесс осуществляется с применением специальных литьевых машин, обеспечивающих литьё под давлением.

3. Получение полимерных элементов при производстве электродвигателей. Технологическая операция обеспечивается специальным оборудованием — термопластавтоматами.

4. Заготовление вала. Вал производится из металлопроката. Для получения заготовки под валовое устройство, нужно отрезать кусок изделия, установленной длинны.

5. Крепёжные соединения в производстве электродвигателей. Закупается или производится отдельными цехами механической обработки. Стоит обратить внимание, что из всего крепежа дополнительную обработку проходят лишь метизы.

6. Изготовление листов статора и ротора. Происходит с применением пресса из особой стали, а именно рулонной электротехнической. Для повышения безопасности используются различные приспособления для подачи материала на пресс.

7. Обработка листов ротора. Их спрессовывают и покрывают алюминиевой обливкой.

 

 

8. Обработка листов статора. Включает в себя спрессовку и скрепление скобами.

9. Изоляция. Производится листовыми материалами.

10. Обмотка. В процессе производства электродвигателей производится как на специальном оборудовании, так и вручную.

11. Испытания сердечников. Необходимая мера перед процедурой пропитки.

12. Механическая обработка комплектующих, в производстве электродвигателей. Осуществляется подобный процесс на аппаратных станках и оборудовании с ЧПУ.

13. Сборка и обработка ротора. Осуществляется на универсальных станках.

14. Балансировка ротора.

15. Сборка.

16. Испытания.

Как сделать высокооборотистый двигатель из болта и гайки

В качестве привода для различных самоделок может понадобиться компактный высокооборотистый электродвигатель постоянного тока. При наличии тонкой эмалированной проволоки и двух небольших магнитов, его легко сделать своими руками. Он сможет отлично работать как от батарейки, так и автомобильного аккумулятора.

Материалы:

• болт М10 с гайкой;
  
• медная эмалированная проволока 0,2 мм;
  
• суперклей;
  
• изолента;
  
• ДВП;
  
• тонкий металлический стержень;
  
• мини подшипники –2 шт. ;
  
• магниты – 2 шт.;
  
• тонкая проволока без изоляции.

Процесс изготовления двигателя

На короткий болт наживляется гайка. Далее его необходимо просверлить поперек по центру между гайкой и шляпкой.

Отверстие зачищается от заусениц, затем гайка подклеивается суперклеем, и на открытую резьбу наматывается изолента.


В отверстие вставляется стержень длиной 50-70 мм, и также фиксируется клеем.

В результате получается якорь двигатель с осью вращения. На него необходимо намотать 400 витков эмалированной проволоки 0,2 мм. Делается по 200 витков по обе стороны стержня.

Из тонкой жести вырезается 2 Г-образных контакта, и приклеиваются на ось якоря. К ним припаиваются зачищенные провода обмотки.




Из ДВП вырезаются 2 стойки с отверстиями, в которые вклеиваются подшипники. Стойки приклеиваются на подошву из ДВП, и в подшипники вставляется ось. Важно, чтобы высоты стоек было достаточно для вращения якоря. Он не должен доставать до подошвы.


В качестве статора для двигателя послужат 2 отрезка ДВП с приклеенными сверху магнитами. Они вклеиваются с разной стороной полярности. Магниты с отрезками ДВП закрепляются на подошве с достаточным отступом, чтобы вращающийся якорь их не задевал.


Из проволоки без изоляции скручивается 2 спиральки. С одной стороны к ним припаивается провод, из другой оставляется длинный хвостик. Спирали приклеиваются термоклеем на стойки с магнитами. При этом хвостики должны касаться контактов на оси ротора сверху и снизу. В результате получается подобие щеток.


Теперь при подаче питания якорь двигателя начинает вращаться. При напряжении 12,5 В моторчик выдает 21 тыс. об/мин. Если его подключить к аккумуляторной батареи 3,7В, то получается 5,7 тыс. об/мин.


Благодаря массивности и вытянутости якоря, при разгоне двигатель обладает высокой тяговой силой как для своего размера. Конечно, в случае использования его в качестве привода для серьезного механизма, сборку корпуса нужно проводить не на клей, а крепить стойки и магниты более основательно.

Смотрите видео

Как сделать двигатель Стирлинга в домашних условиях?

Можно, конечно купить красивые заводские модели двигателей Стирлинга, как например, в этом китайском интернет-магазине. Однако, иногда хочется творить самому и сделать вещь, пусть даже из подручных средств. На нашем сайте уже есть несколько вариантов изготовления данных моторов, а в этой публикации ознакомьтесь с совсем простым вариантом изготовления двигателя Стирлинга в домашних условиях.

Посмотрите ниже 3 варианта для самостоятельного изготовления.

Как изготовить дома работающий двигатель Стирлинга?

Дмитрий Петраков по многочисленным просьбам отснял пошаговую инструкцию по сборке мощного, относительно своих габаритов и потребляемого количества тепла двигателя Стирлинга. В этой модели задействованы доступные каждому зрителю и распространённые материалы – обзавестись ими способен любой желающий. Все размеры, представленные в этом ролике, автор подбирал на основе многолетнего опыта работы со Стирлингами такой конструкции, и для данного, конкретного экземпляра они являются оптимальными.

В этой модели задействованы доступные каждому зрителю и распространённые материалы, благодаря чему обзавестись ими способен любой желающий. Все размеры, представленные в этом ролике, подбирал на основе многолетнего опыта работы со Стирлингами такой конструкции, и для данного, конкретного экземпляра они являются оптимальными.

Товары для изобретателей. 🔥 Перейти в магазин. Ссылка.

C чувством, толком и расстановкой.

Мотор Стирлинга в работе с нагрузкой (водяная помпа).

Водяная помпа, собранная в качестве рабочего прототипа, предназначена для работы в паре с моторами Стирлинга. Особенность насоса заключается в небольших затратах энергии, требуемых для совершения им работы: такая конструкция задействует лишь небольшую часть динамического внутреннего рабочего объёма двигателя, и тем самым по минимуму влияет на его производительность.

Мотор Стирлинга из консервной банки

Для его изготовления вам понадобятся подручные материалы: банка из под консервов, небольшой кусок поролона, CD-диск, два болтика и скрепки.

Поролон – одни из самых распространенных материалов, которые используются при изготовлении моторов Стирлинга. Из него делается вытеснитель двигателя.  Из куска нашего поролона вырезаем круг,  диаметр его делаем на два миллиметров меньше внутреннего диаметра банки, а высоту немного больше ее половины.

В центре крышки просверливаем отверстие, в которое вставим потом шатун. Для ровного хода шатуна делаем из скрепки спиральку и припаиваем ее к крышке.

Поролоновый круг из поролона пронизываем посередине винтиком и застопориваем его шайбой сверху и снизу шайбой и гайкой. После этого присоединяем путем пайки отрезок скрепки, предварительно распрямив ее.

Теперь  втыкаем вытеснитель в сделанное заранее отверстие в крышке и герметично пайкой соединяем крышку и банку. На конце скрепки делаем небольшую петельку, а в крышке просверливаем еще одно отверстие, но чуть-чуть больше, чем первое.

Из жести делаем цилиндр, используя пайку.

Присоединяем с помощью паяльника готовый цилиндр к банке, так, чтобы не осталось щелей в месте пайки.

Из скрепки изготавливаем коленвал. Разнос колен нужно сделать в 90 градусов. Колено, которое будет над цилиндром по высоте на 1-2 мм больше другого.

Из скрепок изготавливаем стойки под вал. Делаем мембрану. Для этого на цилиндр надеваем  полиэтиленовую пленку, немного продавливаем ее внутрь и закрепляем на цилиндре ниткой.

Шатун который нужно будет приделать к мембране, изготавливаем из скрепки и вставляем его в обрезок резины. По длине шатун нужно сделать таким, чтобы в нижней мертвой точке вала мембрана была втянута внутрь цилиндра, а в высшей – напротив – вытянута. Второй шатун настраиваем так же.

Шатун с резиной приклеиваем к мембране, а другой присоединяем к вытеснителю.

Присоединяем паяльником ножки из скрепок к банке и на кривошип пристраиваем маховик. Например, можно использовать СД-диск.

Двигатель Стирлинга в домашних условиях сделан. Теперь осталось под банку подвести тепло – зажечь свечку. А через несколько секунд дать толчок маховику.

Как сделать простой двигатель Стирлинга (с фотографиями и видео)

www.newphysicist.com

Давайте сделаем двигатель Стирлинга. 

Мотор Стирлинга – это тепловой двигатель, который работает за счет циклического сжатия и расширения воздуха или другого газа (рабочего тела) при различных температурах, так что происходит чистое преобразование тепловой энергии в механическую работу.  Более конкретно, двигатель Стирлинга представляет собой двигатель с рекуперативным тепловым двигателем с замкнутым циклом с постоянно газообразным рабочим телом.

Двигатели Стирлинга имеют более высокий КПД по сравнению с паровыми двигателями и могут достигать 50% эффективности. Они также способны бесшумно работать и могут использовать практически любой источник тепла. Источник тепловой энергии генерируется вне двигателя Стирлинга, а не путем внутреннего сгорания, как в случае двигателей с циклом Отто или дизельным циклом.

Двигатели Стирлинга совместимы с альтернативными и возобновляемыми источниками энергии, поскольку  они могут становиться все более значительными по мере роста цен на традиционные виды топлива, а также в свете таких проблем, как истощение запасов нефти и изменение климата.

В этом проекте мы дадим вам простые инструкции по созданию очень простого двигателя DIY  Стирлинга с использованием пробирки и шприца .

Как сделать простой движок Стирлинга – Видео

Компоненты и шаги, чтобы сделать моторчик Стирлинга

1. Кусок лиственных пород или фанеры

Это основа для вашего двигателя. Таким образом, он должен быть достаточно жестким, чтобы справляться с движениями двигателя. Затем сделайте три маленьких отверстия, как показано на рисунке. Вы также можете использовать фанеру, дерево и т.д.

2. Мраморные или стеклянные шарики

В двигателе Стирлинга эти шарики выполняют важную функцию. В этом проекте мрамор действует как вытеснитель горячего воздуха от теплой стороны пробирки к холодной стороне. Когда мрамор вытесняет горячий воздух, он остывает.

3. Палки и винты

Шпильки и винты используются для удержания пробирки в удобном положении для свободного перемещения в любом направлении без каких-либо перерывов.

4. Резиновые кусочки

Купите ластик и нарежьте его на следующие формы. Он используется для того, чтобы надежно удерживать пробирку и поддерживать ее герметичность. Не должно быть утечек в ротовой части пробирки. Если это так, проект не будет успешным.

5. Шприц

Шприц является одной из самых важных и движущихся частей в простом двигателе Стирлинга. Добавьте немного смазки внутрь шприца, чтобы поршень мог свободно перемещаться внутри цилиндра. Когда воздух расширяется внутри пробирки, он толкает поршень вниз. В результате цилиндр шприца перемещается вверх. В то же время мрамор катится к горячей стороне пробирки и вытесняет горячий воздух и заставляет его остывать (уменьшать объем).

6. Пробирка Пробирка является наиболее важным и рабочим компонентом простого двигателя Стирлинга. Пробирка изготовлена ​​из стекла определенного типа (например, из боросиликатного стекла), обладающего высокой термостойкостью.  Так что его можно нагревать до высоких температур. 

 

Как работает двигатель Стирлинга?

Некоторые люди говорят, что двигатели Стирлинга просты. Если это правда, то так же, как и великие уравнения физики (например, E = mc2), они просты: на поверхности они просты, но богаче, сложнее и потенциально очень запутаны, пока вы их не осознаете. Я думаю, что безопаснее думать о двигателях Стирлинга как о сложных: многие очень плохие видео на YouTube показывают, как легко «объяснить» их очень неполным и неудовлетворительным образом.

На мой взгляд, вы не можете понять двигатель Стирлинга, просто создав его или наблюдая за тем, как он работает извне: вам нужно серьезно подумать о цикле шагов, через которые он проходит, что происходит с газом внутри, и как это отличается из того, что происходит в обычном паровом двигателе.

Все, что требуется для работы двигателя, – это наличие разницы температур между горячей и холодной частями газовой камеры.  Были построены модели, которые могут работать только с разницей температуры 4 ° C, хотя заводские двигатели, вероятно, будут работать с разницей в несколько сотен градусов. Эти двигатели могут стать наиболее эффективной формой двигателя внутреннего сгорания.

Двигатели Стирлинга и концентрированная солнечная энергия

Двигатели Стирлинга обеспечивают аккуратный метод преобразования тепловой энергии в движение, которое может привести в движение генератор. Наиболее распространенная схема состоит в том, чтобы двигатель был в центре параболического зеркала. Зеркало будет установлено на устройство слежения, чтобы солнечные лучи фокусировались на двигателе.

* Двигатель Стирлинга как приемник

Возможно, вы играли с выпуклыми линзами в школьные годы. Сосредоточение солнечной энергии для сжигания листа бумаги или спички, я прав? Новые технологии развиваются день ото дня. Концентрированная солнечная тепловая энергия приобретает все большее внимание в эти дни.

Выше приведен короткий видеофильм о простом двигателе с пробиркой, использующим стеклянные шарики в качестве вытеснителя и стеклянный шприц в качестве силового поршня.

Этот простой двигатель Стирлинга был построен из материалов, которые доступны в большинстве школьных научных лабораторий и может быть использован для демонстрации простого теплового двигателя.

Диаграмма давление-объем за цикл

Процесс 1 → 2 Расширение рабочего газа на горячем конце пробирки, тепло передается газу, и газ расширяется, увеличивая объем и толкая поршень шприца вверх.

Процесс 2 → 3 По мере движения мрамора к горячему концу пробирки газ вытесняется из горячего конца пробирки на холодный конец, а по мере движения газа он отдает тепло стенке пробирки.

Процесс 3 → 4 Из рабочего газа отводится тепло, и объем уменьшается, поршень шприца движется вниз.

Процесс 4 → 1 Завершает цикл. Рабочий газ движется от холодного конца пробирки к горячему концу, поскольку мраморные шары вытесняют ее, получая тепло от стенки пробирки, когда она движется, тем самым увеличивая давление газа.

Топ-5 производителей автомобильных двигателей в 2018 году | Мировой рынок автомобильных двигателей

Одержимость человечества шикарными автомобилями — это нескончаемое явление, в то время как ведущие производители автомобильных двигателей, которые приводят в действие эти передовые чудеса, являются ключевыми движущими силами автомобильной революции, которая в настоящее время происходит во всем мире. Вот список крупнейших производителей автомобильных двигателей, которые намерены еще больше укрепить свои преимущества в следующие пять лет и в дальнейшем.

Тенденции мирового рынка автомобильных двигателей

В отчете Technavio о рынке автомобильных двигателей указывается, что внедрение двигателя с регулируемыми фазами газораспределения для повышения производительности будет одним из основных факторов, которые окажут положительное влияние на рост рынка.Кроме того, датчики, используемые в системе двигателя с регулируемыми фазами газораспределения, обычно не используются в каких-либо традиционных системах, поскольку они размещаются на распределительном валу и коленчатом валу для определения скорости вращения и положения клапанов.

Разработка многотопливных двигателей будет одной из последних тенденций, которые будут набирать обороты на рынке автомобильных двигателей в течение следующих четырех лет. Многотопливные двигатели работают на различных видах топлива, от дизельного топлива и сырой нефти до более легких масел, таких как бензин. Чтобы избежать детонации и повысить эффективность, высокопроизводительные двигатели, такие как многотопливные двигатели, обычно имеют более высокую степень сжатия и более высокое октановое число.

Исследование рынка Technavio предсказывает, что к 2021 году рынок автомобильных двигателей будет расти в среднем на 3%.

Для получения дополнительной информации о размере мирового рынка автомобильных двигателей, ведущих производителях автомобильных двигателей и будущих тенденциях на этом рынке, пожалуйста, проверьте Отчет Technavio о мировом рынке автомобильных двигателей за 2017-2021 годы или загрузите БЕСПЛАТНЫЙ образец отчета о мировом рынке автомобильных двигателей прямо сейчас!

Топ-5 производителей автомобильных двигателей, ведущих в мировой автомобильной промышленности 2018

Honda

Ведущий производитель автомобилей, базирующийся в Японии Honda Motor Company, Ltd. также неизменно занимает лидирующие позиции среди ведущих мировых производителей автомобильных двигателей. Двигатели Honda заслужили широкое признание благодаря своим улучшенным характеристикам и топливной экономичности.

Технология Honda VTEC стала краеугольным камнем ее успеха как одной из самых популярных в мире марок автомобильных двигателей. Двигатели компании Variable Valve Timing and Lift Electronic Control (VTEC) представляют собой умную модификацию традиционных четырехтактных двигателей внутреннего сгорания, в которых работа двигателя оптимизирована в соответствии с требованиями, предъявляемыми к внутренней механике двигателя.Проще говоря, при низких оборотах в минуту (об / мин), генерируемых двигателем, эффективность использования топлива возрастает. В качестве альтернативы, при высоких оборотах достигается постоянная и высокая мощность. Технология VTEC является фирменным продуктом Honda и не используется в автомобилях других производителей.

Ключевые особенности:

• Двигатель Honda NSX был признан «Лучшим новичком» на церемонии вручения награды International Engine of the Year в 2017 году.
• В 2018 году компания позиционируется как крупнейший в мире производитель двигателей для двигателей внутреннего сгорания. отгружает до 14 миллионов единиц каждый год.

Узнайте долю рынка Honda и доходы на мировом рынке автомобильных двигателей

Toyota

Японская многонациональная автомобильная корпорация Toyota Motor Corporation всегда была одним из ведущих мировых производителей автомобильных двигателей. Знаменитый процесс производства автомобильных двигателей Toyota позволил получить некоторые абсолютно почитаемые агрегаты, в том числе легендарные двигатели GT-One Le Mans, рядный 6-цилиндровый 2JZ-GTE и чрезвычайно мощный 1LR-GUE с его 9000 об / мин.

Toyota известна производством экономичных и практичных двигателей, которые служат веками. Большой вклад в эту ауру вносит успех, которым Toyota пользовалась среди множества транснациональных брендов автомобильных двигателей благодаря своему стратегическому сотрудничеству и участию в международных гоночных мероприятиях, которые подчеркивают эффективность ее автомобилей и, в свою очередь, классического двигателя Toyota.

Ключевые особенности:

• Большое количество двигателей Toyota были удостоены престижной награды Ward’s 10 Best Engine Award.
• Toyota 2ZZ-GE в последнее время приобрела культ среди энтузиастов благодаря простоте приобретения, модернизации и функциональности.
• Известно, что надежные дизельные двигатели компании 2B и 3B проходят полмиллиона миль.

Подробнее: 5 основных тенденций, способствующих цифровизации в автомобильной промышленности

Volkswagen

Ведущая автомобильная компания Германии, Volkswagen Group, доминирует над другими производителями автомобильных двигателей на ряде мировых рынков благодаря широкому ассортименту бензиновые, дизельные, электрические и гибридные двигатели.Как владелец таких брендов, как Audi, Bentley, Bugatti, Porsche, Skoda и собственной линейки автомобилей VW, Volkswagen занимает доминирующее положение, когда речь идет о популярных брендах автомобильных двигателей.

В 2018 году компания представила три новых двигателя на Венском автомобильном симпозиуме, которые пополнят и без того обширную линейку двигателей внутреннего сгорания. К 2020 году в число двигателей войдут мягкий гибрид 48 В, двигатель на природном газе 1,5 TGI и 2,0-литровый дизельный двигатель мягкого гибрида. Задача компании заключается в создании двигателей, обеспечивающих функциональную надежность, максимальную топливную эффективность и сниженный уровень выбросов.В рамках этого квеста Volkswagen вкладывает значительные средства в исследования и разработки для дальнейшего совершенствования процесса производства автомобильных двигателей.

Ключевые показатели:

• В 2016 году Volkswagen объявил о «Стратегии 2025», дорожной карте, по которой к 2025 году в глобальный продуктовый портфель будут преимущественно включены электромобили. Компания планирует предложить 25 электрических моделей и 20 подключаемые гибриды к 2020 году.
• Несмотря на то, что Volkswagen Group базируется в Европе, она работает в более чем 153 странах мира.
• VW зарабатывает себе имя благодаря процессу производства автомобильных двигателей, который настраивает относительно небольшие двигатели для оптимального использования. Хорошим примером здесь является предлагаемое внедрение менее мощного 1,4-литрового двигателя для варианта VW Golf 2019 года с учетом модернизированной системы трансмиссии, которая обеспечит неизменную выходную мощность.

Просмотреть соответствующий рыночный отчет: Мировой рынок моторных масел 2018-2022

Hyundai

Южнокорейский автомобильный гигант Hyundai Motor Group является одним из крупнейших производителей автомобилей в мире, поэтому он легко может найти себе место среди крупнейшие производители автомобильных двигателей в мире.Использование компанией опции прямого впрыска бензина (GDI) привело к созданию двигателя Hyundai GDI , который рекламируется как один из наиболее совершенных конечных продуктов современного процесса производства автомобильных двигателей.

Текущий модельный ряд автомобильных двигателей компании, продаваемых по всему миру, включает бензиновые двигатели Kappa серии (1,0 / 1,2 / 1,25 / 1,4 / 1,6 л), варианты V6 , включая серию Delta (2,0 / 2,5 / 2,7 л). , Mu (2,7 л), Sigma (3.0 / 3,5 л) и Lambda серии (3,0 / 3,3 / 3,5 / 3,8 л), а также варианты V8 и аналогичные дизельные двигатели.

Ключевые особенности:

• Первой разработкой собственного двигателя Hyundai стал 1,5-литровый бензиновый двигатель под названием Alpha . На его разработку компания потратила колоссальные 125 000 000 долларов США, что является рекордом среди различных марок автомобильных двигателей.
• Hyundai Accent , компактный седан, было продано 1 545 000 единиц за первый год производства, 3,94 259 из которых были экспортированы за пределы страны. Этот показатель до сих пор остается рекордом для Южной Кореи, в то время как Accent получил много положительных отзывов о процессе производства автомобильных двигателей Hyundai со стороны мировой аудитории.

Посмотреть соответствующий рыночный отчет: Глобальный отчет о рынке сцеплений для коммерческих автомобилей

General Motors

General Motors Company или, чаще всего, GM , является автомобильным гигантом из Детройта, США. Компания производит и продает свои автомобили в более чем 37 странах под рядом популярных торговых марок, включая Chevrolet, Ravon, Buick, Cadillac, GMC, Jie Fang и т. Д.

GM всегда была лидером рынка, когда дело касалось НИОКР, тестирования и разработки новейших автомобильных двигателей. В настоящее время GM перегруппировала свою торговую марку GM Powertrain Division в GM Global Propulsion Systems , последняя по-прежнему дает GM статус одного из крупнейших производителей автомобильных двигателей в мире.

Компания имеет большой опыт в производстве автомобильных бензиновых двигателей: 2-цилиндровые, 3-цилиндровые, 4-цилиндровые, 5-цилиндровые, 6-цилиндровые, 8-цилиндровые, 12-цилиндровые, 16-цилиндровые и бензиновые. электрические гибридные конфигурации.Кроме того, этот портфель завершают 4,6- и 8-цилиндровые автомобильные дизельные двигатели. Двигатели GM известны своей высокой выходной мощностью и необходимостью ограниченного обслуживания.

Ключевые особенности:

• В течение 1950–1970-х годов каждое подразделение GM имело свое фирменное семейство двигателей V8. Однако сегодня он был оптимизирован и теперь включает только два семейства V8: малоблочный поколения IV и малоблочный поколения V .
• GM ранее закупала двигатели от других производителей двигателей, в том числе от Suzuki и Daewoo для своего 3-цилиндрового портфеля.Однако в последнее время GM производит свои двигатели на собственном предприятии с помощью процесса производства автомобильных двигателей, который высоко ценится благодаря своим качествам нового поколения.

Посмотреть больше отчетов о рынке в глобальном секторе автомобильных компонентов

В этом отчете можно увидеть профили других ведущих мировых производителей двигателей на мировом рынке автомобильных двигателей:

Ведущие производители самолетов и реактивных двигателей и Поставщики в США

Это полное руководство для производителей реактивных двигателей.Во все более глобальном мире авиационные двигатели являются важным компонентом транспортных приложений, включая коммерческую, военную, бизнес и авиацию общего назначения. В то время как некоторые производители и компании авиационных двигателей предпочитают сосредоточиться на производстве одного или двух двигателей, у других есть большие портфели двигателей для различных целей, а третьи производят на заказ или специализируются на двигателях, чтобы заполнить определенную нишу.

Чтобы помочь вам в поиске поставщиков и понимании рынка авиационных двигателей, мы составили списки ведущих поставщиков авиационных двигателей в таблицах ниже. В первой таблице показаны основные поставщики авиационных двигателей, работающих в США, как крупные, так и небольшие компании. Во второй таблице представлены основные производители двигателей для коммерческих самолетов на рынке Северной Америки, сгруппированные по доле рынка.

Коротко:

Производители и поставщики двигателей в США по размеру компании

Размер компании может быть важным показателем ее успеха, ее подхода к клиентам, а также ее способности предлагать типы необходимых продуктов и услуг.Ниже приведен список из десяти крупнейших поставщиков авиационных двигателей в США, отсортированных по размеру компании и количеству сотрудников. Компании варьируются от специализированных производителей и механических мастерских до производителей и дистрибьюторов чулок. Прочерки указывают, где данные были недоступны. Годовые продажи измеряются в миллионах долларов США.

Таблица 1. Поставщики авиационных двигателей в США, заказанные по размеру компании

	Компания	Расположение	Размер компании (в количестве сотрудников) *	Годовой объем продаж (в миллионах)
1	GE Aviation Systems	Вандалия, Огайо	40 000	27 000 долл. США **
2	Safran Power Systems	Твинсбург, Огайо	14 000	20000 долларов ***
3	Двигатели Lycoming	Williamsport, PA	500-999	–
4	J&N Metal Products	Бразилия, IN	10-49	5-9 долларов.9
5	Корпорация D-Star Engineering	Шелтон, Коннектикут	10-49	–
6	BF Aerospace	Sunrise, FL	1-9	1–4,9 долл. США
7	Рекреационная энергетика	Тиффин, Огайо	1-9	1–4,9 долл. США
8	Lockwood Aviation Supply	Себринг, Флорида	1-9	<$ 1
9	Hill Flight Support	Ван Найс, Калифорния	1-9	<$ 1
10	Electrijet Flight Systems	Liberty Lake, WA	1-9	–

Примечания:

* Размер компании указан в профиле поставщика на Thomasnet. com

** На основе данных, опубликованных на сайте GE

*** На основе данных, опубликованных на сайте Safran

Двигательные компании в США — Сводка

GE Aviation Systems из Вандалии, штат Огайо, возглавляет список с 40 000 сотрудников. Компания производит двигатели и компоненты для коммерческого, военного и коммерческого назначения, а также авионику, электроэнергию и механические авиационные системы.

Safran Power Systems предлагает двигатели для гражданских, военных и ракетных самолетов, а также системы посадки, торможения и электропроводки.Штаб-квартира находится в Твинсбурге, штат Огайо.

Lycoming Engines в Уильямспорте, штат Пенсильвания, производит поршневые двигатели для авиации общего назначения, а также продает восстановленные и отремонтированные двигатели и детали.

J&N Metal Products изготавливает на заказ изделия и узлы для аэрокосмической отрасли от проектирования до производства, включая авиационные двигатели. Он расположен в Бразилии, штат Индиана.

В Шелтоне, Коннектикут, D-Star Engineering Corporation производит специальные продукты для аэрокосмической отрасли, включая поршневые и газотурбинные двигатели.Он также предлагает другие силовые и двигательные установки для воздушных и наземных транспортных средств.

BF Aerospace предлагает силовые установки и двигатели, а также другие аэрокосмические системы и детали. Он также предлагает услуги ТОиР. Компания базируется в Санрайз, Флорида.

Recreational Power Engineering , в Тиффине, Огайо, продает двигатели легких самолетов для спортивной и экспериментальной авиации. Он также предлагает пропеллеры и инструменты для двигателей.

Базирующаяся в Себринге, Флорида, Lockwood Aviation Supply предлагает двух- и четырехтактные авиационные двигатели, другие авиационные системы, детали и аксессуары, а также услуги по ремонту и обучению.

Hill Flight Support , из Ван-Найса, Калифорния, поставляет двигатели, системы, узлы и компоненты для F5 и устаревших самолетов.

Ведущие производители двигателей для коммерческих самолетов по доле рынка

Вот список из 5 ведущих производителей двигателей для коммерческих самолетов, на долю которых в 2017 г. приходилась основная часть рынка коммерческой авиации Северной Америки. В дополнение к количеству двигателей, которые они производили в Северной Америке и во всем мире, в таблице также указан местонахождение компаний. страны и основные производители планеров, которым они поставляли двигатели.Стоит отметить, что эти компании также составляют львиную долю мирового коммерческого рынка.

Таблица 2: Ведущие производители коммерческих авиадвигателей по доле рынка Северной Америки *

	Компания	Головной офис Базируется в	Поставщик для	Двигатели, произведенные в Северной Америке	Двигатели мирового производства
1	CFM International	Цинциннатти, Огайо, США	Airbus, Boeing, Comac	4 930	21 622
2	GE Aviation	Цинциннатти, Огайо, США	Airbus, Boeing, Bombardier, Comac, Embraer	4 686	11 227
3	Pratt & Whitney	Ист-Хартфорд, Коннектикут, США	Airbus, Boeing, Bombardier, Embraer, Fairchild Dornier, Ilyushin, Иркут, Mitsubishi Regional Jet	1849	3,669
4	Rolls-Royce	Лондон, Англия, Великобритания	Airbus, Boeing, Embraer, Fokker, Lockheed, Tupolev	1,580	5,606
5	International Aero Engines	Ист-Хартфорд, Коннектикут, США	Airbus, Боинг	1,442	5 960
6	Прочие компании **	н / д	н / д	42	2,065

Примечания:

* Данные для таблицы 2 из отчета FlightGlobal о коммерческих двигателях

, 2017 г.

** Представляет собой остаток от других менее крупных поставщиков авиационных двигателей

Ведущие производители реактивных двигателей — сводка компании

CFM International , занимающая наибольшую долю рынка как в Северной Америке, так и во всем мире, поставляет реактивные двигатели для коммерческих самолетов.Он предлагает двигатели моделей Leap и CFM56, а также устаревшие двигатели. Он базируется в Цинциннати, штат Огайо.

GE Aviation , также расположенная в Цинциннати, штат Огайо и представленная как в Таблице 1, так и в Таблице 2, предлагает широкий выбор двигателей для коммерческой, военной, деловой и авиации общего назначения. Он также поставляет авионику, силовые и структурные системы.

Pratt & Whitney обслуживает самый широкий круг компаний из этого списка. Базирующаяся в Ист-Хартфорде, штат Коннектикут, она предлагает коммерческие военные, бизнес-авиации, региональные двигатели и двигатели общей авиации, а также вертолетные двигатели и вспомогательные силовые установки.

Rolls-Royce со штаб-квартирой в Лондоне, Англия, предлагает коммерческие, деловые, боевые, транспортные, патрульные, тактические, роторные и вертолетные двигатели. Он также предлагает морские и ядерные двигательные установки.

Наконец в списке, International Aero Engines производит коммерческие реактивные двигатели, уделяя особое внимание двигателю V2500. Он базируется в Ист-Хартфорде, штат Коннектикут.

Производители / поставщики авиационных двигателей — выводы

Мы представили информацию о ведущих поставщиках авиационных двигателей в двух формах — о тех, которые работают в качестве небольших поставщиков двигателей, работающих в США, и о ведущих поставщиках двигателей для коммерческих самолетов с данными о количестве двигателей, произведенных как внутри страны, так и во всем мире.Мы надеемся, что эта информация помогла нам понять рынок авиационных двигателей.

Для получения более подробной информации об этих и других поставщиках авиационных двигателей посетите платформу Thomas Supplier Discovery Platform, на которой представлены более 80 поставщиков авиационных двигателей и запчастей, а также более 2000 поставщиков авиационных принадлежностей, запчастей и расходных материалов.

Прочие аэрокосмические изделия

Прочие товары от лучших поставщиков

Ведущие производители печатных плат в США и за рубежомСледующая статья »

Больше от Machinery, Tools & Supplies

Машиностроение | Британника

Машиностроение , отрасль машиностроения, занимающаяся проектированием, производством, установкой и эксплуатацией двигателей и машин, а также производственными процессами.Это особенно касается сил и движения.

Подробнее по этой теме

История техники: Механические приспособления

Хотя и незначительные, но механические достижения греко-римских веков не остались без внимания. В мире было одно из своих великих механических …

История

Изобретение паровой машины во второй половине 18 века, которое стало ключевым источником энергии для промышленной революции, дало огромный импульс развитию машинного оборудования всех типов. В результате была разработана новая основная классификация машиностроения, связанная с инструментами и машинами, получившая официальное признание в 1847 году при основании Института инженеров-механиков в Бирмингеме, инж.

Машиностроение превратилось из практики механиков в искусство, основанное в основном на пробах и ошибках, к применению профессиональным инженером научного метода в исследованиях, проектировании и производстве. Требование повышения эффективности постоянно повышает качество работы, ожидаемой от инженера-механика, и требует более высокого уровня образования и подготовки.

Машиностроительные функции

Можно назвать четыре функции инженера-механика, общие для всех отраслей машиностроения. Первый — это понимание основ механики и работа с ними. К ним относятся динамика, касающаяся отношения между силами и движением, например, в вибрации; автоматическое управление; термодинамика, имеющая дело с отношениями между различными формами тепла, энергии и мощности; поток жидкости; теплопередача; смазка; и свойства материалов.

Оформите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подпишитесь сейчас

Вторая — это последовательность исследований, проектирования и развития. Эта функция пытается внести изменения, необходимые для удовлетворения настоящих и будущих потребностей. Такая работа требует четкого понимания механики, способности анализировать сложную систему на ее основные факторы, а также оригинальности для синтеза и изобретения.

В-третьих, это производство продукции и электроэнергии, которое включает в себя планирование, эксплуатацию и техническое обслуживание.Цель состоит в том, чтобы произвести максимальную ценность с минимальными инвестициями и затратами, поддерживая или повышая долгосрочную жизнеспособность и репутацию предприятия или учреждения.

Четвертая — координирующая функция инженера-механика, включая менеджмент, консалтинг и, в некоторых случаях, маркетинг.

В этих функциях наблюдается давняя тенденция к использованию научных вместо традиционных или интуитивных методов. Исследование операций, разработка стоимости и PABLA (анализ проблем с помощью логического подхода) — типичные названия таких рационализированных подходов.Однако творчество нельзя рационализировать. Способность сделать важный и неожиданный шаг, открывающий новые решения, остается в машиностроении, как и везде, в значительной степени личной и спонтанной характеристикой.

Отрасли машиностроения

Разработка станков для производства товаров

Узнайте, как мехатроника помогает инженерам создавать высокотехнологичные продукты, такие как промышленные роботы.

Узнайте, как мехатроника сочетает в себе знания и навыки механической, электрической и компьютерной инженерии для создания высокотехнологичных продуктов, таких как промышленные роботы.

© Университет Ньюкасла, факультет инженерии и искусственной среды благодаря Джереми Лей и Нику Паркеру из Light Creative (издательский партнер Britannica) Посмотрите все видео к этой статье

Высокий уровень жизни в развитых странах многим обязан машиностроению. Инженер-механик изобретает машины для производства товаров и разрабатывает станки все большей точности и сложности для создания машин.

Основными направлениями развития машинного оборудования были увеличение скорости работы для достижения высоких темпов производства, повышение точности для получения качества и экономии продукта, а также минимизация эксплуатационных расходов.Эти три требования привели к развитию сложных систем управления.

Наиболее успешным производственным оборудованием является такое, в котором механическая конструкция станка тесно интегрирована с системой управления. Современная передаточная (конвейерная) линия по производству автомобильных двигателей — хороший пример механизации сложной серии производственных процессов. В настоящее время ведутся разработки по дальнейшей автоматизации производственного оборудования с использованием компьютеров для хранения и обработки огромного количества данных, необходимых для производства различных компонентов с помощью небольшого количества универсальных станков.

Разработка машин для производства силовых

Паровая машина стала первым практическим средством производства энергии из тепла, чтобы дополнить старые источники энергии из мускулов, ветра и воды. Одной из первых задач, стоящих перед новой профессией машиностроителя, было повышение теплового КПД и мощности; Это было сделано главным образом за счет разработки паровой турбины и связанных с ней больших паровых котлов. ХХ век стал свидетелем продолжающегося быстрого роста выходной мощности турбин для привода электрогенераторов, наряду с постоянным повышением теплового КПД и снижением капитальных затрат на киловатт крупных электростанций.Наконец, инженеры-механики приобрели ядерную энергию, применение которой потребовало исключительных стандартов надежности и безопасности, включая решение совершенно новых проблем (см. Ядерную инженерию).

Инженер-механик также отвечает за гораздо меньшие по размеру двигатели внутреннего сгорания, как поршневые (бензиновые и дизельные), так и роторные (газотурбинные и двигатели Ванкеля), которые широко используются на транспорте. В области транспорта в целом, в воздухе и космосе, а также на суше и на море, инженер-механик создал оборудование и электростанцию, все больше сотрудничая с инженером-электриком, особенно в разработке подходящих систем управления.

Разработка боевого оружия

Навыки, применяемые на войне инженером-механиком, аналогичны навыкам, требуемым в гражданских приложениях, хотя их цель состоит в том, чтобы усилить разрушительную силу, а не повысить творческую эффективность. Однако требования войны направили огромные ресурсы в технические области и привели к достижениям, которые имеют огромные преимущества в мире. Яркие примеры — реактивные самолеты и ядерные реакторы.

Первые усилия инженеров-механиков были направлены на контроль окружающей человека среды путем осушения и орошения земель и вентиляции шахт.Холодильное оборудование и кондиционирование воздуха — примеры использования современных механических устройств для управления окружающей средой.

Многие продукты машиностроения вместе с технологическими разработками в других областях вызывают шум, загрязнение воды и воздуха, а также разрушение земель и пейзажей. Скорость производства, как товаров, так и энергии, растет так быстро, что регенерация естественными силами уже не успевает за ними. Быстро развивающейся областью для инженеров-механиков и других специалистов является экологический контроль, включающий в себя разработку машин и процессов, которые будут производить меньше загрязняющих веществ, а также нового оборудования и методов, которые могут уменьшить или устранить уже образовавшееся загрязнение.

Джон Флитвуд Бейкер, Барон Бейкер Питер МакГрегор Росс Редакторы Британской энциклопедии

Узнайте больше в этих связанных статьях Britannica:

• История техники: Механические приспособления

  Хотя и незначительные, но механические достижения греко-римских веков не остались без внимания. В мире был один из величайших гениев механики в лице Архимеда, который изобрел замечательное оружие, чтобы защитить свои родные Сиракузы от римского вторжения, и применил свой мощный ум к таким…

• телеметрия: специальные приложения и методы.

  В машиностроении информация передается от внутренних первичных двигателей (например, электрических, газовых, паровых и дизельных двигателей) по различным типам радиоканалов на внешний приемник.Информация обычно включает температуру и давление.…

• паровой двигатель

  Паровая машина — машина, использующая энергию пара для выполнения механической работы за счет тепла.