История изобретения паровой машины

МОУ Чурапчинская улусная гимназия 
 
 
 

Д О К Л А Д 

«История  изобретения паровых машин»

          работа

                               ученика 8 мат.класса

                                     Корякина Вани

                                     Руководитель 

                                     Хоютанова М.И. 
 
 
 
 
 

Чурапча  2009г. 
 

Содержание:

 Введение

1.Создание двигателя                                           

2. Паровая машина Ползунова                   

3. Джеймс Уатт. Универсальная паровая    

 машина двойного действия      

 Заключение 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Введение

    С древнейших времен люди нуждались в двигательной силе, или в двигателях, которые бы приводили в действие приспособления для подачи воды на поля, вращали жернова, моловшие зерно, и т.д. В странах Древнего Востока, в Древнем Египте, Индии для этой цели использовали животных и рабов.

   На  смену живым двигателям пришло  водяное колесо. В средние века  водяные колеса приводили в  действие прядильные и ткацкие  станки.

   В  XV11 в. персы изобрели ветряную мельницу. С появлением таких мельниц началась история ветряных двигателей, использовавшихся для того, чтобы молоть зерно, качать воду.

   Водяные  колеса и ветряные двигатели  вплоть до ХV11в. оставались единственными типами двигателей.   В конце ХV11-начале ХV111 в. во Франции, Англии, Швеции и других странах делались неоднократные попытки использовать энергию пара – создать паровой двигатель. 
 
 
 
 
 
 
 
 

1.Создание двигателя

   Первым механическим двигателем, нашедшим практическое применение, была паровая машина. Вначале она предназначалась для использования в заводском производстве, но позднее паровой двигатель стали устанавливать на самодвижущихся машинах - паровозах, пароходах, автомобилях и тракторах.

Вплоть до второй половины XVIII века люди использовали для нужд производства в основном водяные двигатели.  Постепенно стала  остро ощущаться нужда в принципиально  новом двигателе: мощном, дешевом, автономном и легкоуправляемом. Именно таким  двигателем на целое столетие стала  для человека паровая машина.

Идея парового двигателя была отчасти подсказана его изобретателям конструкцией поршневого водяного насоса, который  был известен еще во времена античности. Принцип его работы был очень  прост: при подъеме поршня вверх  вода засасывалась в цилиндр через  клапан в его дне. Боковой клапан, соединявший цилиндр с водоподъемной  трубой, в это время был закрыт, так как вода из трубы также  стремилась войти внутрь цилиндра и  тем самым закрывала этот клапан. При опускании поршня он начинал  давить на воду в цилиндре, благодаря  чему закрывался нижний клапан и открывался боковой. В это время вода из цилиндра подавалась вверх по водоподъемной  трубе. В поршневом насосе работа, получаемая извне, расходовалась на продвижение жидкости через цилиндр  насоса.

Лишь на рубеже 17 - 18 веков удалось найти способ производить полезную работу с помощью пара. Пар приводил в действие насос, качавший воду в резервуар. Вытекая из резервуара и падая на водяное колесо, вода заставляла его вращаться. Водяное колесо, в свою очередь, приводило в движение заводские механизмы и машины. Таким образом, и после изобретения парового насоса непосредственным двигателем рабочих машин оставалось водяное колесо. Прошло еще немало времени, прежде чем пытливый человеческий ум создал надежный двигатель, способный непосредственно приводить в действие разнообразные машины и механизмы. Прошло более чем два столетия, прежде чем появился двигатель, ставший одной из предпосылок появления нового вида боевых машин - танков.

Первая попытка  поставить пар на службу человеку была предпринята в Англии в  1698 году: машина Сэйвери предназначалась для осушения шахт и перекачивания воды. Сам изобретатель назвал ее "огневой машиной" и широко разрекламировал как "друга шахтеров". Для получения пара, приводившего машину в действие, требовался огонь, но изобретение Сэйвери еще не было двигателем в полном смысле этого слова, поскольку кроме нескольких клапанов, открывавшихся и закрывавшихся вручную, в нем не имелось подвижных частей.

Первая удачная  паровая машина с поршнем была построена французом Дени Папеном, в 1698 году он построил паровую машину. Вода нагревалась внутри вертикального цилиндра с поршнем внутри, и образовавшийся пар толкал поршень вверх. Когда пар охлаждался и конденсировался, поршень опускался вниз под действием атмосферного давления. Таким образом, посредством системы блоков паровая машина Папена могла приводить в действие различные механизмы, например насосы.

2.Паровая машина Ползунова

Проект первой в мире паровой машины, способной непосредственно приводить в действие любые рабочие механизмы, предложил 25 апреля 1763 года русский изобретатель И. И. Ползунов, механик на Колывано-Воскресенских горнорудных заводах Алтая.   Паровая машина Ползунова получила признание. 
Ползунов предлагал построить вначале небольшую машину, на которой можно было бы выявить и устранить все недостатки, неизбежные в новом изобретении. Заводское начальство с этим не согласилось и решило строить сразу огромную машину для мощной воздуходувки. Постройку машины поручили Ползунову, в помощь которому были выделены "не знающие, но только одну склонность к тому имеющие из здешних мастеровых двое" да еще несколько подсобных рабочих. С этим "штатом" Ползунов приступил к постройке своей машины. Строилась она год и девять месяцев. Когда машина уже прошла первое испытание, изобретатель заболел скоротечной чахоткой и за несколько дней до завершающих испытаний умер.

Машина Ползунова  имела два цилиндра  с поршнями.  Штоки поршней были соединены цепью, перекинутой через шкив. Движение шкива   передавалось стержням, которые с помощью «ладоней» передвигали серповидный маятник .

Маятник был  соединен зубчатыми колесами с механизмом, управляющим кранами , которые осуществляли попеременный пуск пара и холодной воды в цилиндры. Когда, например, в цилиндр В подавался пар и поршень b поднимался, то в цилиндр A впрыскивалась холодная вода и поршень а опускался. Таким образом машина Ползунова работала непрерывно и все действия в ней проходили автоматически.

23 мая 1766 года ученики Ползунова Левзин и Черницын одни приступили к последним испытаниям паровой машины. В "Дневной записке" от 4 июля было отмечено "исправное машинное действие", а 7 августа 1766 года вся установка - паровая машина и мощная воздуходувка - была сдана в эксплуатацию. Всего за три месяца работы машина Ползунова не только оправдала все затраты на ее постройку в сумме 7233 рублей 55 копеек, но и дала чистую прибыль в 12640 рублей 28 копеек. 10 ноября 1766 года котел дал течь, и машина остановилась. Несмотря на то, что эту неисправность можно было легко устранить, заводское начальство, не заинтересованное в механизации, забросило творение Ползунова. В течение последующих тридцати лет машина бездействовала, а в 1779 году тогдашние управители алтайских заводов отдали распоряжение машину разобрать, "находящуюся при оной фабрику разломать и лес употребить, на что годен будет". Так созданный в 1763г. русским механиком И.И.Ползуновым паровой двигатель не получил распространения. 
 

3.Джеймс  Уатт. Универсальная паровая машина  двойного действия

Примерно  в это же время в Англии над  созданием паровой машины работал  шотландец Джеймс Уатт. Первую вполне работоспособную универсальную паровую машину запатентовал в 1784г. С небольшими усовершенствованиями она более ста лет оставалась единственным промышленным двигателем: приводила в движение станки и паровозы, пароходы и даже первые автомобили.  
  Основная часть машины- чугунный цилиндр, в котором ходит поршень. Рядом с цилиндром расположен парораспределительный механизм - золотниковая коробка, сообщающаяся с паровым котлом. Кроме котла коробка соединена еще с конденсатором и с цилиндром посредством двух окон. В коробке находится золотник – стержень с двумя клапанами, своеобразный переключатель, ведающий попеременной подачей пара то с одной, то с другой стороны поршня. Для повышения КПД машины применил специальное устройство - конденсатор, охлаждаемый водой сосуд, в котором пар конденсировался, т.е. превращался в воду.

 Таким  образом, паровая машина Уатта  стала изобретением века, положившим  начало промышленной революции. 
В 1785 году одна из первых машин Уатта была установлена в Лондоне на пивоваренном заводе Сэмюэла Уитбреда для размалывания солода. Машина выполняла работу вместо 24 лошадей. Диаметр ее цилиндра равнялся 63 см, рабочий ход поршня составлял 1,83 м, а диаметр маховика достигал 4,27 м. Машина сохранилась до наших дней, и сегодня ее можно увидеть в действии в сиднейском музее "Пауэрхауз". Двигатель Уатта годился для любой машины, и этим не замедлили воспользоваться изобретатели самодвижущихся механизмов.

Благодаря различным усовершенствованиям  к началу ХХ в. были построены паровые  машины мощностью 15 МВт, развивающие  до 1000 об/мин. При этом кпд таких  машин удалось поднять более чем в 60 раз по сравнению с машиной Уатта. 

Заключение

Громоздкие, тяжелые и неэкономичные паровые  машины в наше время полностью  вытеснены паровыми турбинами и  двигателями внутреннего сгорания.

Любая машина и технологический процесс ее изготовления непрерывно совершенствуются. Изобретатели и рационализаторы, работающие на производстве, создают новые машины, оборудование, приборы и вносят много  различных предложений по усовершенствованию действующих машин и оборудования.

Задача техники- преобразовывать природу и мир человека в соответствии с целями, поставленными людьми на основе их нужд и желаний. Без техники люди не смогли бы справиться с окружающей их природной средой. Техника следовательно, - это необходимая часть человеческого существования на протяжении всей истории…  
 

Использованная литература: 

1.Энциклопедия для  детей «Техника»

2.Энциклопедический  словарь юного техника

3.Интернет-сайт works.tarefer.ru