Тема: Двигатели машин. Виды двигателей. Передаточные механизмы. Виды и характеристики передаточных механизмов.

 Д/З Законспектируйте тему урока. Ответьте на вопросы учебника. Выучить тему урока.  Буду спрашивать у всех. 

Сайт учителя Технологии: https://tehnologiya-111.blogspot.com/p/blog-page_675.html

Подумайте, почему раньше люди довольствовались парусом для кораблей и лошадью для повозок, а на современные «повозки» устанавливают сильные моторы.

Перейти к поиску

Двигатель
Напишите в комментариях, чем занимается мастер.
Определение
Дви́гатель — устройство, преобразующее какой-либо вид энергии в механическую работу. Термин мотор заимствован в первой половине XIX века из немецкого языка (нем. Motor — «двигатель», от лат. mōtor — «приводящий в движение») и преимущественно им называют электрические двигатели и двигатели внутреннего сгорания.

Содержание

• 1. Виды двигателей;
• 2. Передаточные механизмы;
• 3. Виды и характеристики передаточных
• механизмов.

Для того чтобы техническая система могла создавать или преобразовывать предмет труда в готовое изделие, в большинстве случаев нужна механическая энергия. Эту энергию даёт двигатель. 

Электрический двигатель и двигатель внутреннего сгорания часто называют мотором. Это слово образовано от немецкого слова der Motor — двигатель. 

В зависимости от вида используемой энергии механическая энергия может быть получена от: 

• ротора, вращающегося под действием внешних или внутренних сил; 

• поршня, совершающего возвратно-поступательные движения; 

• природного источника или аппарата, подающего на рабочий орган поток газа или жидкости; 

• струи жидкости или газа как источников энергии. 

Двигатели приводят в действие все рабочие машины и технологические установки на производстве. Все виды сухопутного, водного, воздушного и космического транспорта оборудованы соответствующими двигателями. Двигатели установлены во многих бытовых приборах. 

Первые двигатели, которые были созданы людьми, преобразовывали кинетическую энергию ветра (потоков воздуха) и движущейся воды в механическую работу. 

С развитием науки на смену ветряному и водяному колёсам в конце 18-го века пришёл паровой двигатель.

В 19-м веке — двигатель внутреннего сгорания. 

В двигателе внутреннего сгорания химическая энергия, полученная от сгорания топлива, превращается в механическую работу. 

Новый этап промышленной революции начался с изобретения электрического двигателя. Его работа основана на том, что при прохождении электрического тока по проводнику вокруг него возникает магнитное поле. Взаимодействуя с другим полем, проводник начинает двигаться. Однако вначале электрический двигатель не рассматривался применительно к производству. Это были маломощные устройства, так как электрическую энергию для них получали только от гальванических элементов (батареек). 

С изобретением мощных генераторов электрической энергии и постройкой электростанций рабочие машины и технологические установки стали оснащать электрическими двигателями. 

С середины прошлого века началась эра реактивных и ракетных двигателей. Тяга реактивного двигателя (рис. 4.1, г) обеспечивается за счёт того, что им с большой скоростью из сопла выбрасывается струя газа или жидкости. Это создаёт тягу двигателя. Наибольшее распространение получили воздушно-реактивные двигатели. 

Работа ракетного двигателя похожа на работу реактивного двигателя. Он также обеспечивает поступательное движение за счёт выброса с большой скоростью струи газа. Полёт ракеты уже не зависит от окружающей среды, она может летать и в безвоздушном пространстве. Ракета несёт в себе и горючее, и окислитель для его сжигания и получения струи раскалённых газов. 

Все двигатели можно разделить на два вида. Одни двигатели непосредственно преобразуют различные виды природной энергии в механическую энергию, электрическую энергию или работу. Такие двигатели называются первичными двигателями. Это ветряное колесо, использующее энергию ветра; водяное колесо или гидротурбина, которые приводятся в движение движущейся водой; двигатель с гиревым механизмом, действующий за счёт потенциальной энергии, созданной силой притяжения Земли. 

К первичным двигателям также относят тепловые двигатели — устройства, совершающие работу за счёт использования внутренней энергии, превращающие тепло в механическую энергию. К ним относятся двигатели внутреннего сгорания, реактивные двигатели, паровые турбины и т. п. В них химическая энергия топлива или ядерная энергия преобразуется в другие виды энергии, преимущественно в механическую и электрическую. 

Вторичными двигателями называют двигатели, которые работают на произведённой человеком энергии. К ним относятся электрические моторы, пневматические двигатели, работающие на сжатом воздухе, и гидравлические двигатели, работающие от подаваемой под давлением жидкости.

Механическая трансмиссия в технических системах 

Подумайте, почему вал педалей велосипеда вращается с меньшей скоростью, даже когда колёса вращаются быстро. 

Для передачи механической энергии от двигателя к рабочему органу в технических системах устанавливается передаточное устройство, называемое трансмиссией. Термин «трансмиссия» происходит от латинского слова, которое переводится на русский язык как «передача», «переход». Трансмиссия позволяет изменять скорость и направление движения рабочего органа, форму движения, а также величину передаваемого на него усилия от двигателя. 

Передача энергии от мотора к рабочему органу может осуществляться механическим, электрическим или гидравлическим устройством. Механическое передаточное устройство называют передаточным механизмом. 

Передаточный механизм — это устройство, позволяющее изменять скорость вращения валов, шкивов, деталей, устройств, направление вращения, устанавливать наиболее удобное расположение вращающихся валов, деталей и узлов механизмов. Устройство, которое передаёт движение, называется ведущим. То устройство, которое принимает движение и усилие, называется приёмным. 

Некоторые механизмы передачи движения дают возможность изменить форму движения. Например, преобразовать возвратно-поступательное движение во вращательное и, наоборот, вращательное в возвратно-поступательное. Такое преобразование движения происходит в кривошипно-шатунном механизме двигателя внутреннего сгорания, в механизмах швейных машин, насосах и других технических системах. Вращательное движение преобразуется в возвратно-поступательное с помощью кулачкового механизма или реечной передачи. 

Кулисный механизм позволяет получить вместо вращательного движения колебательное. Храповой механизм преобразует возвратно-поступательное движение рычага в прерывистое вращение храпового колеса. 

Передача движения в передаточном механизме может осуществляться посредством сцепления движущихся деталей друг с другом за счёт силы трения. Такая передача называется фрикционной, а соприкасающиеся детали — катками. 

В этой передаче вращающиеся детали могут при недостаточном соприкосновении проскальзывать друг относительно друга. Часть энергии, передаваемой от двигателя, при этом теряется. Однако в этом есть и определённый плюс. В автомобиле есть механизм сцепления. Он представляет собой два прижатых друг к другу диска, образующих фрикционную передачу. Этот механизм предназначен для кратковременного отсоединения трансмиссии (коробки передач) от двигателя при передаче механической энергии. Происходит плавное переключение передачи для движения с разной скоростью. 

Для того чтобы сцепление было более надёжным, соприкасающиеся поверхности контактирующих деталей покрывают специальной прессованной фрикционной пластмассой или асбестопроволочной тканью — ферродо. Фрикционная передача может осуществляться и с помощью ремней. Она называется «ремённая передача». Ремённые передачи распространены больше, чем фрикционные передачи на основе непосредственного контакта вращающихся деталей. 

Если на передающих и принимающих катках сделать зубья, соединить зубья деталей, связать их зубчатым ремнём или цепью, то проскальзывания уже не будет. Получим зубчатую передачу, а именно цепную передачу или ремённо-зубчатую. При такой передаче нет потери энергии за счёт проскальзывания соединённых деталей. 

Зубчатые, цепные и ремённо-зубчатые передачи могут передавать больше усилия на рабочий орган, чем фрикционные передачи. 

Зубчатые передаточные механизмы позволяют изменять скорость и направление вращения валов и деталей. Например, червячная передача позволяет уменьшить скорость вращения ведомого вала в десятки раз. 

Зубчатые колёса и валы вращаются с заданной частотой вращения — числом оборотов в минуту или секунду (об/мин, об/с). 

При расчёте параметров передачи вращательного движения можно определить нужные частоты вращения зубчатых колёс с помощью передаточного отношения: 

U = nвх / nвых = zвых/ zвх

 где nвх — частота вращения вала на входе передаточного механизма, об/мин; nвых — частота вращения на выходе из механизма, об/мин; zвых и zвх — число зубьев зубчатых колёс на входном и выходном валах механизма. 

Передаточное отношение — это отношение числа зубьев на колесе ведомого вала к числу зубьев ведущего колеса вала. Чем больше зубьев на зубчатом колесе ведомого вала, тем медленнее оно будет вращаться по сравнению с частотой вращения зубчатого колеса (шестерни) ведущего вала. 

Пример. Если частота вращения ведущего колеса составляет 2000 об/мин, а частота вращения ведомого колеса должна составлять 1000 об/мин, то передаточное отношение U — 2000 : 1000 = 2. Известно, что число зубьев у ведущего колеса (шестерни) равно 30. Для того чтобы получить нужную частоту вращения ведомого колеса, нужно рассчитать число его зубьев. 

zвых = zвх * U = 20 * 2 = 40 (зубьев). 

Для того чтобы обеспечить необходимую частоту вращения ведомого вала, используют специальные устройства, редукторы, состоящие из нескольких валов и зубчатых колёс. 

Примером такого устройства является редуктор, установленный в механических часах. Часовой редуктор обеспечивает частоту вращения секундной, минутной и часовой стрелок: секундная стрелка делает один оборот в минуту, минутная стрелка — об/мин, а часовая стрелка — об/мин. 

ДЗ Изготовьте из картона, шприца и др. материалов двигатель

Онлайн калькулятор расчета шестерёнок 

https://www.calculatoratoz.com/ru/gear-ratio-calculator/Calc-1468

ПРОФЕССИИ И ПРОИЗВОДСТВО. Изобретением, созданием и производством двигателей разных конструкций занимаются инженеры, инженерыконструкторы, технологи, дизайнеры, рабочие и техники различных промышленных предприятий и сотрудники научно-исследовательских организаций. 

Постоянно происходит развитие энергетики, различных видов транспорта, увеличение потребления нефти, газа, угля в промышленности и в быту. Ежегодно возрастает количество сжигаемого топлива, поэтому необходимо внимательно относиться к охране природы от вредного влияния продуктов сгорания. Для того чтобы охрана природы происходила в полной мере, инженеры-конструкторы создают новые проекты и совершенствуют существующие модели двигателей, используемых в разных отраслях промышленности и в быту. 

СЛОВАРЬ: двигатель. 

ПРОВЕРЬТЕ СЕБЯ: 

1. Что называется двигателем и для чего он предназначен? 

2. Какие виды двигателей вы знаете? 

3. Какие двигатели установлены на современных автомобилях? самолётах? ракетах? 

4. Какие виды двигателей установлены на бытовых приборах в вашем доме? 

ПОДУМАЙТЕ, к какому типу двигателей можно отнести артиллерийское орудие, выстреливающее снаряд на большое расстояние.