Рухавік

Рухаві́к — прыстасаваньне, якое пераўтварае які-небудзь від энэргіі ў мэханічную работу. Таксама ўжываецца слова «матор», якім звычайна называюць электрарухавікі і рухавікі ўнутранага згараньня (РУЗ).

Рухавікі падзяляюць на першасныя і другасныя. Да першасных адносяцца тыя, якія непасрэдна пераўтвараюць прыродныя энэргетычныя рэсурсы ў мэханічную работу, а да другасных — якія пераўтвараюць энэргію, якая выраблена або накоплена іншымі крыніцамі.

Да першасных рухавікоў (ПР) адносяцца ветраное кола, якое выкарыстоўвае энэргію ветру, вадзяное кола і гіравы мэханізм — дзейнічаюць за кошт сілы гравітацыі, цеплавыя рухавікі, у якіх хімічная энэргія паліва або атамная энэргія пераўтвараецца ў іншыя віды энэргіі. Да другасных рухавікоў (ДР) адносяцца электрарухавік або электрамотор, пнеўмарухавік, гідрарухавік або гідраматор. Першымі ПР былі ветразь і воднае кола. Ветразь выкарыстоўваецца ўжо болей 7 тысячаў гадоў. Воднае кола шырока выкарыстоўвалі ў старажытных арашальных сыстэмах Эгіпта, Кітая, Індыі. Вадзяное ды ветраное кола шырока выкарыстоўвалі ў сярэднявечнай Эўропе як асноўная энэргетычная база мануфактурнай вытворчасьці.

Гісторыя стварэньня

У сярэдзіне 17 ст. былі зроблены першыя спробы перайсьці да машыннай вытворчасьці, якія запатрабавалі стварэньня рухавікоў, якія б не залежалі ад мясцовых крыніц энэргіі (вады, ветру і інш.). Першым рухавіком у якім выкарыстоўвалася хімічная энэргія паліва была параатмасфэрная машына, створаная па праектам францускага фізыка Дэні Папэна ды ангельскага мэханіка Томаса Северы. Гэта машына ня мела магчымасьці непасрэдна быць мэханічным прывадам, да яе дадавалася кола з млына, якое вярцела вада, якая выціскалася парай з катла ў рэзэрвуар воданапорнай вежы. Кацёл то падаграваўся парай, то ахалоджвалася вадою: машына дзейнічала пэрыядычна. У 1763 расейскі мэханік Іван Іван Палзуноў вырабіў па свайму праекту стацыянарную паравую машыну бесьперапыннага дзеяньня. У яе былі здвоены два цыліндра, якія па чарзе напаўняліся парай, а таксама падавалі ваду ў вежу, але пастаянна. Да 1784 ангельскі мэханік Джеймс Уат стварыў болей дасканалую машыну, якую назвалі ўнівэрсальным паравым рухавіком. Ўат зь дзяцінства працаваў падручным на машыне Северы. Ад яго патрабавалася пастаянна пераключаць краны, празь якія падаваліся пара ды вада ў кацёл. Гэта аднастайная праца надакучыла вынаходніку і вымусіла яго стварыць поршань двайнога ходу, аўтаматычную кляпанную каробку, а потым цэнтрабежны засьцерагальнік. У цыліндра машыны таксама быў цьвёрды поршань, з кожнага бока якога па чарзе падавалася пара. Усё адбывалася ў аўтаматычным рэжыме ды бесьперапынна. Поршань вярцеў праз крывашыпна-шатунную сыстэму махавік, які забясьпечваў плаўнасьць ходу. Паравая машына магла ўжо быць прывадам розных мэханізмаў і больш ня мела патрэбы ў воданапорнай вежы. Элемэнты, якія прыдумаў Ўат, былі ва ўсіх паравых машынах. Паравыя машыны ўдасканальвалі і ўжывалі для вырашэньня розных тэхнічных задачаў: прывад станкоў, транспарт. У 1880 сумарная магутнасьць усіх працаваўшых тады паравых машын перавышала 26 млн. кВт.

У 1816 шатляндзкі сьвятар Робэрт Стырлінг прапанаваў рухавік зьнешняга згараньня, які зараз называецца рухавіком Стырлінга. У ім рабочым целам быў газ (паветра ці іншы). Тут Стырлінг ажыцьцявіў тэрмадынамічны цыкл, падобны на цыкл Северы ("да-Уатаўскага"), але нагрэў ды яго ахалоджваньне адбывалася ў розных аб’ёмах машыны і скрозь сьценкі рабочых камэр. Рухавікі Стырлінга, як і наогул усе рухавікі зьнешняга згараньня могуць працаваць ад розных крыніц цяпла. Але ККДз сучасных рухавікоў Стырлінга невялікі.

У другой палове 19 ст. была створана паравая турбіна. У 1889 швэдзкі інжынэр Карл Густаў дэ Лаваль прапанаваў выкарыстоўваць расшыральнае сапло ды хуткаходную турбіну (да 3200 аб/хвіл), а, незалежна ад яго, яшчэ ў 1884 Чарлз Алджэрон Парсан вынайшаў першую прыдатную для прамысловага ўжываньня рэактыўную турбіну, здольную вярцець судавы вінт. Паравыя турбіны пачалі выкарыстоўваць на марскіх судах, а з пачатка 20 ст. на электрастанцыях.

Праект першага рухавіка ўнутранага згараньня (РУЗ) належыць Хрысьціяну Гюйгенсу і прапанаваны яшчэ ў 17 ст. Цікава, што ў якасьці паліва прапаноўвалася выкарыстоўваць порах, а сама ідэя была падказана артылерыйскай гарматай. Усе спробы Дэніса Папэна пабудаваць машыну на гэтым прынцыпам посьпеху ня мелі. Першы надзейна працуючы РУЗ сканструяваў у 1860 францускі інжынэр Эжен Ленуар. Рухавік Ленуара працаваў на газавым паліве. Праз 16 год нямецкі канструктар Нікалас Ота стварыў болей дасканалы 4-тактны газавы рухавік. Удасканальваньнем РУЗ займаліся многія інжынэры і мэханікі. Напрыклад, у 1883 нямецкі інжынэр Карл Бэнц стварыў выкарыстаны ім у далейшым 2-тактны РУЗ. У 1897 яго суайчыньнік Рудольф Дызэль прапанаваў РУЗ з самазапальваньнем рабочай сумясі ў цыліндры ад сьцісканьня паветра, які быў пасьля названы яго імем.

У 20 ст. РУЗ стаў асноўным рухавіком у аўтамабільным транспарце. У 70-е гады амаль 80 % сумарнай магутнасьці ўсіх РУЗ даводзілася на транспартныя машыны. Паралельна ішло ўдасканальваньне гідратурбін.

У першай палове 20 ст. стварылі новыя віды першасных рухавікоў: газавыя турбіны, рэактыўныя рухавікі, а ў 50-е і ядзерныя сілавыя ўстаноўкі. Працэс стварэньня і ўдасканальваньня ПР працягваецца.

У 1834 расейскі навукоўца Барыс Сямёнавіч Якабі стварыў першы прыдатны для практычнага выкарыстоўваньня электрарухавік пастаяннага току. У 1888 сэрбскі студэнт і будучы вялікі вынаходнік Нікола Тэсла выказаў прынцып пабудовы двухфазных рухавікоў пераменнага току, а праз год расейскі інжынэр Міхаіл Осіпавіч Даліва-Дабравольскі стварыў першы ў сьвеце трохфазны асынхронны электрарухавік, які стаў найболей распаўсюджанай электрычнай машынай.

Пнеўмарухавікі ды гідрамашыны

Пнэўмарухавікі ды гідрамашыны працуюць ад сетак (балёнаў) высокага ціску паветра або вадкасьці, пераўтвараючы гідраўлічную (пнэўматычную) энэргію помпаў. Іх шырока выкарыстоўваюць у якасьці выканаўчых мэханізмаў у розных прыстасаваньнях ды сыстэмах. Гэтак, створаны пнэўмалакаматывы (асаблівы прыдатных для працы ў выбухованебясьпечных умовах), з дапамогай гідрамашын ажыцьцяўляецца прывад гусеніц у некаторых трактароў і танкаў, некаторых рабочых частак бульдозэраў і экскаватараў. Усё разнастайней канструкцыі экалягічна чыстых гарадзкіх аўтамабіляў на пнэўмапрывадах прапаноўваецца інжынэрамі розных краінаў. Другасныя рухавікі маюць вялікую ролю ў тэхніке, але іх магутнасьць адносна невялікая. Іх таксама выкарыстоўваюць і ў мініятурных ды звышмініятурных прыстасаваньнях.

Клясыфікацыя

Рухавікі могуць выкарыстоўваць наступныя тыпы крыніц энэргіі:

• электрычныя:
  • пастаяннага току;
  • пераменнага току (сынхронныя і асынхронныя);
• электрастатычныя;
• хімічныя;
• ядзерныя;
• гравітацыйныя.

Атрыманую энэргію рухавікі могуць пераўтвараць у наступныя тыпы руху:

• вярчальны рух цьвёрдых цел;
• паступальны рух цьвёрдых цел;
• вяртальна-паступальны рух цьвёрдых цел;
• рух рэактыўнага струменьня;
• іншыя віды руху.

Электрарухавікі, якія забясьпечваюць паступальны і/або вяртальна-паступальны рух цьвёрдага цела:

• лінейныя;
• індукцыйныя;
• п’езаэлектрычныя.

Некаторыя тыпы электраразрадных рухавікоў:

• іённыя рухавікі;
• стацыянарныя плязьменныя рухавікі;
• рухавікі з анодным слоем;
• радыёіянізацыйныя рухавікі;
• калёідныя рухавікі;
• іншыя.

Рухавікі, у якіх для атрыманьня мэханічнай энэргіі выкарыстоўваюцца ўнутраная энэргія рабочага цела:

• поршнявыя паравыя рухавікі;
• паравыя турбіны;
• рухавікі Стырлінга.

Рухавікі ўнутранага згараньня:

• са зьнешнім сумесеўтварэньнем:
  • бэнзінавыя рухавікі;
  • карбюратарныя;
• з разьмеркавальным упырскваньнем (інжэктарныя);
• газавыя.

Паветрана-рэактыўныя рухавікі:

• праматчныя рэактыўныя (ППРР);
• пульсуючыя рэактыўныя (ПуПРР);
• газатурбінныя рухавікі:
  • турбарэактыўныя (ТРР);
  • двухконтурныя (ТРРДз);
  • турбавінтавыя (ТВР);
  • турбавэнтылятарныя (ТВПР).

Ракетныя рухавікі:

• вадкасныя ракетныя рухавікі;
• цьвердапаліўныя ракетныя рухавікі;
• ядзерныя ракетныя рухавікі;
• некаторыя тыпы электраракетных рухавікоў.