Двигун

Визначення і загальна характеристика

ДВИГУ́Н — при­стрій, що пере­творює будь-яку енергію у механічну роботу. Д. поділяють на первин­ні, що без­посередньо пере­творюють енергію природ. ресурсів (води, вітру, палива тощо) у мех. (гідротурбіни, вітро­енергет. установки, ДВЗ), і вторин­ні (напр., електро­двигуни), що пере­творюють енергію, вироблену первин. Д. або накопичувачами енергії (сонячні батареї, акумулятори, пружин­ні механізми та ін.). За типами використовуваних джерел енергії роз­різняють тепл., гідравл., вітр. Д.; бувають стаціонарні, пере­сувні й транс­порт­ні. Найбільшу під­групу серед первин. Д. становлять тепл., які використовують різноманітне паливо. Інколи мех. Д. називають при­строї, здатні пере­давати накопичену мех. енергію, зокрема гирьові та пружин­ні механізми. Для Д. характерні ефективна потужність і високий коефіцієнт корисної дії.

Перший примітив. Д. — водяне колесо — використовували у давніх цивілізаціях для наповне­н­ня зрошув. систем; у Стародав. Греції та Римі його покладено в основу роботи водяних млинів. У середньовіч­чі водяний Д. став гол. джерелом енергії для мануфактур. виробництва. Тоді ж набув пошире­н­ня вітр. Д. (див. Гідроенергетика, Вітроенергетика). Пром. пере­ворот та, насамперед, роз­виток машин. техніки вимагали нових, більш потуж. Д., які б не залежали від місц. джерел енергії — води та вітру. 1690 франц. фізик Д. Папен роз­робив проект парового (тепл.) Д.; 1698 англ. інж. Т. Севері сконструював пароатмо­сфер. Д., що через пере­рвність дії обмежено використовувався для від­качува­н­ня води з шахт (1705 його спів­вітчизник Т. Ньюкомен за­пропонував кращу модель влас. кон­струкції); 1763 рос. механік І. Ползунов побудував стаціонар. паровий Д. без­перерв. дії. Проте най­вдалішу парову машину створив 1784 шотланд. винахідник Дж. Ватт. Знач. кроком у роз­витку двигунобудува­н­ня було вина­йде­н­ня у 19 ст. електродвигуна, парової турбіни і ДВЗ. Парові та гідротурбіни за­стосовують для виробле­н­ня електро­енергії на ГЕС і ТЕС, електро­двигуни — для приводу машин на виробництві, а також у побут. техніці (швейні та пральні машини, холодильники, пилососи тощо). У 1-й пол. 20 ст. створ. нові типи тепл. Д. — газотурбін. Д. і ре­активний двигун, у 1950-х рр. — ядерні енергетичні установки. Газотурбін­ні Д. є осн. у авіац. двигунобудуван­ні, їх також використовують на залізнич. транс­порті, у суднобудуванні та ін. Ре­активні Д. дають можливість реалізувати великі потужності в одному агрегаті; з цією ж метою в енергет. установки обʼ­єд­нують різні типи Д., зокрема парові турбіни з ДВЗ або газовими турбінами, роз­робляють комбінов. ракетні Д. Роз­виток космонавтики у 21 ст. вимагає вдосконале­н­ня існуючих і вина­йде­н­ня нових типів ракет. Д. (іон­них, фотон. тощо).

Одним із найпоширеніших тепл. Д. є ДВЗ, у якому хім. енергія палива (найчастіше — рідкого чи газоподіб. вуглевод.), що згоряє у робочій зоні, пере­творюється у мех. роботу. Перший практично придат. ДВЗ сконструював 1860 франц. винахідник Е. Ленуар; 1876 нім. інж. Н. Отто побудував чотиритакт. Д. Порівняно з паровими машинами, ДВЗ були більш компакт. й економ., але вимагали якіснішого палива. 1880 у Росії О. Костович (з походже­н­ня серб) створив перший бенз. карбюратор. поршн. Д.; 1897 нім. інж. Р. Дизель за­пропонував Д. із запалюва­н­ням пального від стиску, на­званий його імʼям. 1898–99 на заводі фірми «Людвіґ Нобель» у С.-Петербурзі виготовлено дизель, який працював на нафті. Роз­різняють газотурбін­ні, ре­активні та поршн. ДВЗ, однак сам термін «ДВЗ» найчастіше за­стосовують до поршн. Д., що складаються з кривошипно-шатун. (у роторно-поршневих — ротор.) і газорозподіл. механізмів, систем живле­н­ня, запалюва­н­ня (у Д. низького стиску), охолоджува­н­ня, змащува­н­ня. За видом палива ДВЗ поділяють на рідкопаливні та газові; способами запалюва­н­ня — з примусовим (іскровим) запалюва­н­ням та запалюва­н­ням від стиску (дизелі); приготува­н­ня пальної суміші — із зовн. (карбюраторні, насосно-карбюраторні, газо­змішув.) та внутр. (інжекторні) сумішо­утворе­н­ням; охолодже­н­ня — з рідин. і повітр. охолодже­н­ням; за при­значе­н­ням — на стаціонарні, автотракторні, судові, тепловозні, авіац. та ін.; способом здійсне­н­ня робочого циклу — чотири- і двотактні; залежно від роз­ташува­н­ня циліндрів — однорядні з вертикал., скісним і горизонт. роз­ташува­н­ням і дворядні з V-подіб. та опозит. роз­ташува­н­ням; за кількістю циліндрів. На­прикінці 20 ст. фактично завершено пере­хід від карбюратор. до інжектор. систем живле­н­ня, що, завдяки рівномірності роз­поділу й точності дозува­н­ня палива, дало можливість під­вищити потужність й економність Д. Серед пере­ваг ДВЗ перед ін. Д. — незалежність від по­стій. джерел. мех. енергії, малі габарити й маса, можливість швидкого запуску (в звич. умовах), від­носна не­складність обслуговува­н­ня; серед недоліків — обмежена (зокрема порівняно з паровими турбінами) агрегатна потужність, високий рівень шуму, токсичність вихлоп. газів. Осн. напрями вдосконале­н­ня ДВЗ: збільше­н­ня потужності та економності, зменше­н­ня маси, габаритів, токсичності й шуму, забезпече­н­ня надійності. Пер­спектив. є впровадже­н­ня у автомобілебудуван­ні гібрид. Д. (ДВЗ у по­єд­нан­ні з електро­двигуном); викори­ста­н­ня альтернатив. видів палива; за­стосува­н­ня у транс­порт. ДВЗ водню; подальший роз­виток і вдосконале­н­ня Д. зовн. згора­н­ня.

В Україні роз­робле­н­ня авіац. Д. зосереджено у Запоріз. КБ «Про­грес», ракет. — у КБ «Пів­ден­не» (Дні­пропетровськ), Д. для бронетехніки — у Харків. КБ двигунобудува­н­ня. ВАТ «Мотор-Січ» (Запоріж­жя) виготовляє авіац. Д. (див. Авіація, Авіаційно-космічна промисловість), Госп­розрахунк. під­приємство «АвтоЗАЗ-Мотор» (м. Мелітополь Запоріз. обл.) — автомоб. Д. (див. Автомобільна промисловість), ДП «З-д ім. В. Малишева» — дизел. Д. для бронетехніки, ДП завод «Електроважмаш» (обидва — Харків) — тягові електро­двигуни для залізнич. транс­порту (див. Залізничне машинобудува­н­ня), АТВТ «Первомайськдизельмаш» (м. Первомайськ Микол. обл.) — дизел. Д. для суднобудува­н­ня, ДП «Наук.-вироб. комплекс газотурбобудува­н­ня “Зоря-Маш­проект”» (Миколаїв) — газотурбін­ні Д. Одним із найбільших у СРСР виробників Д. для с.-г. техніки був Харків. моторобуд. завод «Серп і молот». З Україною повʼязані життя та діяльність ві­домих кон­структорів Д. для авіац.-косміч. промисловості — В. Глушка, С. Гризодубова, О. Івченка, О. Мікуліна, Ф. Муравченка та ін. Від 2002 виходить «Вісник двигунобудува­н­ня».

Літ.: Швець І. Т., Кіраковський М. Ф. Загальна теплотехніка та теплові двигуни. К., 1977; Двигатели внутрен­него сгорания: теория поршневых и комбинирован­ных двигателей. 4-е изд. Москва, 1984; Абрамчук Ф., Гутаревич Ю., Долганов К., Тимченко І. Автомобільні двигуни: Під­руч. К., 2004.

М. І. Козак, Р. В. Пилипчук

Завантажити статтю