Что такое поршневая машина?
Поршневая машина — это техническое устройство, предназначенное для преобразования одного вида энергии в другой. Ключевым элементом, выполняющим эту работу, является поршень. Основу конструкции составляет цилиндр, внутри которого перемещается поршень. Его движение приводит к изменению объема рабочей камеры и, как следствие, к преобразованию параметров рабочего тела — давления и температуры. В качестве рабочего тела могут выступать воздух, газы, их смеси или жидкости (например, вода). Подача и отвод рабочего тела контролируются специальными распределительными устройствами: клапанами и золотниками. В процессе работы энергия рабочего тела либо повышается (как в компрессоре), либо понижается (как в двигателе). Именно поршневой принцип лежит в основе множества распространенных устройств: различных двигателей, насосов и компрессоров.Особенности работы и типы конструкций
Работа поршневой машины носит циклический и прерывистый характер. Поршень совершает возвратно-поступательные движения, которые с помощью кривошипно-шатунного механизма преобразуются во вращение коленчатого вала. Эта цикличность накладывает ограничения на скорость работы таких машин, которая обычно невысока. Кроме того, классические поршневые машины часто обладают значительной массой и имеют потери энергии на трение в подвижных соединениях. Однако инженерная мысль не стоит на месте: существуют конструкции с бесшатунными механизмами, а также роторно-поршневые машины, в которых поршень совершает вращательное движение, что позволяет устранить некоторые традиционные недостатки.Примеры применения и виды поршней
Поршневые машины могут комбинироваться для выполнения сложных задач. Например, в паровом насосе поршень двигателя напрямую приводит в движение поршень насоса-исполнителя. Еще более интегрированным решением является мотокомпрессор — это многоцилиндровая машина, где в одном агрегате совмещены поршень двигателя и поршень компрессора. Главная подвижная деталь — сам поршень — движется вдоль оси цилиндра, плотно перекрывая его сечение. Его возвратно-поступательное движение обеспечивает сжатие и всасывание рабочего тела (газа или жидкости).Поршни различаются по конструкции, в зависимости от соотношения диаметра к длине, и делятся на три основных типа:
Тронковый поршень имеет длину, лишь ненамного превышающую диаметр. Он оснащен головкой с днищем и специальными канавками для установки поршневых колец, обеспечивающих уплотнение.
Дисковый поршень имеет длину, определяемую конструкцией его уплотнительного устройства. Такой поршень обычно закреплен на штоке.
Скальчатый поршень (плунжер) характеризуется большой длиной, которая в несколько раз превышает его диаметр. Его рабочая поверхность может быть гладкой или иметь кольцевые канавки.