איך בונים מצגת

יום שבת, 21 באוגוסט 2010

הרכב המנועי - עקרונות מבנה מנועים

המנוע הוא מכונה , ההופכת אנרגיה העצורה במקומות שונים לאנרגיה של תנועה סיבובית .

מנוע חום הוא מנוע , ההופך אנרגיית חום האצורה בדלק לאנרגיה של תנועה סיבובית

מנועי חום מתחלקים לשני סוגים :

1 . מנועים בשריפה פנימית ( לדוגמא : מנועי "דיזל" ) .

2 . מנועים בשריפה חיצונית ( לדוגמא : מנועי קיטור ) .

חלקי המנוע בשריפה פנימית הם : צילינדר , בוכנה , טלטל , גל-ארכובה , מנגנון שסתומים ומערכת דלק . בעזרת מערכת הדלק מוכנסת מעל פני ראש הבוכנה תערובת דלק עם אוויר לתוך הצילינדר . שרפת התערובת גורמת להתוות גזים , היוצרים לחץ רב , וגורמים לתנועה קווית של הבוכנה לאורך דפנות הצילינדר . בעזרת טלטל וגל ארכובה נהפכת התנועה הקווית של הבוכנה לתנועה סיבובית של גל ארכובה . למנוע מסוג זה קוראים " מנוע בשריפה פנימית " כי השריפה נעשית בתוך הצילינדר ( תא-שריפה ) .

סוגים של מנועים בשריפה פנימית :

מנועים אלה נחלקים לפי שיטת העבודה לשני סוגים :

1 . מנועים בשיטת "אוטו" בהם מקור האנרגיה הוא בשרפת בנזין .

2 . מנועים בשיטת "דיזל" בהם מקור האנרגיה הוא בשרפת סולר .

המנועים בשתי השיטות הנ"ל נחלקים לפי מספר המהלכים הדרושים להשלמת מחזור פעולה אחד :

1 . למנוע ארבעה-מהלכי .

2 . למנוע דו-מהלכי .

מבנה המנוע עקרון פעולה

המנוע כולל בתוכו את החלקים העיקריים והם : צילינדר , בוכנה , טלטל וגל-ארכובה.

הפיכת התנועה הקווית לתנועה סיבובית נעשית על ידי הטלטל וגל-ארכובה . הצילינדר הוא שפופרת חלולה הסגורה בקצה האחד . גם לבוכנה צורת גליל , והוא מחליק בדפנות הצילינדר למעלה ולמטה . ראש המנוע סוגר את קצהו הפתוח של הצילנדר . הטלטל הוא ישר וקצהו העליון מחובר לפין הארכובה ולבוכנה , כך שחלקו התחתון של הטלטל חופשי לנדוד .

בעת סיבובי גל-ארכובה בתוך המסבים הראשיים מסתובבת ארכובתו במסילה עגולה . באותה המסילה נע גם פין-הארכובה ועמו הטלטל . " עקב הטלטל " והבוכנה נעים במסילה ישרה מעלה מטה בהתאם לסיבובי גל-ארכובה . מסילה זו מונחת על משטח במרכז קדח הצילינדר . כשגל-ארכובה מסתובב , מושך הטלטל אחריו את הבוכנה .

ירידת הבוכנה נמשכת , עד שפין-ארכובה מגיע לנקודה הנמוכה ביותר של המסילה העגולה . מצב זה של הבוכנה נקרא " נקודה מתה תחתונה " (נמ"ת) .

בהמשך סיבובו של גל-ארכובה דוחף הטלטל את הבוכנה כלפי מעלה , עד שפין-הארכובה מגיע לנקודה הגבוהה ביותר של המסילה העגולה . מצב זה של הבוכנה נקרא " נקודה מתה עליונה " (נמ"ע) .

המרחק בין נמ"ע לבין נמ"ת נקרא : " מהלך הבוכנה " . סיבוב אחד של גל-ארכובה (360 מעלות) גורם לירידה ולעלייה חד-פעמית של הבוכנה . תנועת הבוכנה מנמ"ע עד נמ"ת או להפך נקראת "מהלך" ( ערך המהלך שווה ל 180 מעלות , כלומר לחצי סיבוב של גל-ארכובה ) .

מהירות תנועת הבוכנה בתוך הצילנדר אינה אחידה . מהירות הבוכנה בנמ"ע ובנמ"ת היא 0 (אפס) . מכאן שהמהירות המכסימלית תהיה במחצית דרכה של הבוכנה מנקודה מתה אחת לשניה .

כשהבוכנה נמצאת בנמ"ע או בנמ"ת יכול גל-הארכובה להסתובב כ 15 מעלות בלי שהבוכנה תזוז באופן ניכר . מצב זה של הבוכנה נקרא " מצב נדנוד הבוכנה "

הרכב המנועי - מצבי גל ארכובה

הרכב המנועי -בוכנה טלטל ופין הבוכנה

יום שבת, 14 באוגוסט 2010

הרכב המנועי - מחזור ארבעה מהלכי בשיטת "אוטו"

פעולת מנוע בשריפה פנימית ארבעה מהלכי בשיטת "אוטו" מבוססת על מחזורי פעולה , שכל אחד מהם מסתיים תוך שני סיבובים של גל-ארכובה (720 מעלות) .

המחזור כולל את ארבעת המהלכים הבאים :

1 . מהלך היניקה . 2 . מהלך הדחיסה . 3 . מהלך הנפץ . 4 . מהלך הפליטה .

במחזור פעולת המנוע כל אחד מארבעת המהלכים הנ"ל הוא שלב נפרד , אך יחד עם זאת משתלב כל מהלך בקודם לו . כן מהווה כל מהלך שלב מכין למהלך הבא אחריו . שילוב זה קיים גם לגבי המהלך האחרון במחזור וכן לגבי המהלך הראשון במחזור .

בעת ירידת הבוכנה במהלך היניקה מנמ"ע לנמ"ת גדל החלל שמעל ראש הבוכנה . כתוצאה מכך נוצר הפרש בין הלחץ שבתוך הצילנדר ובין הלחץ האטמוספרי השורר מחוץ למנוע . הפרש הלחצים גורם לזרימת תערובת אוויר ודלק דרך פתח הנחשף על ידי שסתום היניקה לתוך הצילנדר . עם גמר מהלך היניקה נסגר שסתום היניקה .

הבוכנה , העולה במהלך הדחיסה מנמ"ת לנמ"ע דוחסת את התערובת שהוכנסה לתוך הצילנדר במהלך היניקה לחלל המכונה בשם " תא השריפה " . במשך מהלך הדחיסה סגורים שסתומי היניקה והפליטה .

לפני התחלת מהלך הנפץ מוצתת התערובת על ידי זיק חשמל . חום השריפה גורם להתפשטותם בלחץ רב של הגזים הבוערים . הלחץ הגבוה מניע את הבוכנה לאורך דפנות הצילנדר מנמ"ע לנמ"ת . האנרגיה המכנית הנוצרת מנוצלת לסיבוב גל הארכובה בשלשת המהלכים הנותרים ולשם הפקת כוח מהמנוע . במשך מהלך הנפץ סגורים שסתומי הפליטה והיניקה . במחזור עבודת המנוע מהלך הנפץ הוא המהלך העיקרי . יתר המהלכים ניזונים ממנו והם מהלכי עזר בלבד .

בעקבות עליית הבוכנה במהלך הפליטה מנמ"ת לנמ"ע שסתום הפליטה חושף פתח , דרכו נפלטים הגזים השרופים מהצילינדר . עם גמר מהלך הפליטה , מוכן הצילינדר לקבלת מטען חדש של תערובת .

בגמר מהלך הפליטה נסגר שסתום הפליטה , ומסתיים מחזור אחד של פעולת המנוע.

לשם פעולתו התקינה של המנוע יש הכרח בתיאום מלא בין פעולת הבוכנה ובין פעולת שני השסתומים לתיאום זה קוראים " תזמון השסתומים " .

בתיאור מחזור המהלכים של מנוע בנזין בשיטת "אוטו" הודגשו חמש נקודות אופייניות לפעולת מנוע זה :

1 . פתיחת שסתום היניקה .

2 . סגירת שסתום היניקה .

3 . ההצתה .

4 . פתיחת שסתום הפליטה .

5 . סגירת שסתום הפליטה .

יום שישי, 6 באוגוסט 2010

הרכב המנועי - דיאגרמת תזמון השסתומים


מתוך הדיאגרמה רואים כי יש זווית "חפיפה" ( בסביבות הנמ"ע ) , בה פתוחים בעת ובעונה אחת גם שסתום הפליטה ( ההולך וניסגר ) וגם שסתום היניקה ( ההולך ונפתח ).

זווית זו נוצרת בגלל השהיית סגירת שסתום הפליטה לשם הרקה יסודית של הגזים השרופים מתוך הצילינדר על ידי ניצול האנרגיה הקינטית שלהם , מחד גיסא , ובגלל הקדמת פתיחת שסתום היניקה לשם פתיחתו המלאה בעוד מועד , מאידך גיסא . אם גודל הזוויות שביניהם נקבע כדרוש , אין סכנה , שהגזים השרופים יכנסו לתוך צינור היניקה , מפני שהאנרגיה הקינטית של הגזים השרופים אינה חזקה די הצורך להתגבר על התנגדותו של שסתום היניקה , הפתוח עדין בחלקו .

מהאמור לעיל אנו למדים , כי הזווית היא קטנה למנועים בעלי מהירות קטנה , והיא גדולה למנועים בעלי מהירות גדולה .

חפיפת השסתומים שימושית בעת כוונון שסתומים במנוע בעל שסתומים תלויים עומדים , כשהכרחי לדעת איזו בוכנה נמצאת בסוף מהלך הפליטה ובנמ"ע .

הרכב המנועי - קביעת תזמון השסתומים

" תזמון השסתומים " פירושו : זמני פתיחת השסתום וסגירתו ביחס למצב הבוכנה .

" תזמון ההצתה " פירושו : זמן הצתת תערובת הדלק והאוויר ביחס למצב הבוכנה באותו הזמן .

פתיחת שסתום היניקה - זמן פתיחתו של השסתום הוא קצר מאוד . זמן זה הולך וקצר עם עליית סיבובי המנוע . כדי להבטיח את זרימת האוויר אל השסתום מקדימים את זמן פתיחתו . אולם אי אפשר להקדים את זמן פתיחת השסתום מעל המידה בגלל הלחץ השורר בצילינדר מהמהלך הקודם .

זמן פתיחת השסתום נקבע בנקודה בה אין לגזים השרופים כל השפעה מזיקה על התערובת הטרייה . כוח ההתמדה של זרימת הגזים השרופים בסעפת הפליטה גורמת ליצירת "ריק" בחלל הצילינדר ( עקב האטת מהירות הבוכנה בחצי השני של המהלך ) . תת-לחץ זה הכרחי כדי ליצור יניקה התחלתית .

כך נקבע זמן פתיחת השסתום מ 0 מעלות ועד 20 מעלות לפני נמ"ע .

סגירת שסתום היניקה יש לדאוג לכך , שהצילינדר יתמלא ככל האפשר על ידי התערובת הטרייה , כדי שהנצילות וההספק יהיו מכסימליים . משקלו של גז תלוי בלחץ שלו , לכן יש להשהות את סגירת השסתום עד לאחר שהבוכנה עברה את הנמ"ת . דבר זה יבטיח , שהתערובת תספיק לזרום תוך תנופה , ותמלא את הצילינדר מילוי מכסימלי . תנועת הבוכנה איטית ביותר בסביבות ה"נקודות המתות" , לכן אפשר להשהות את סגירת השסתום עד לאחר שהבוכנה עברה כבר את הנמ"ת .

זוויות סגירת השסתום אינן קבועות ומשתנות בין 30 מעלות 70 מעלות בערך לאחר הנמ"ת ( הכל לפי סוג המנוע ) .

תזמון ההצתה תהליך שרפת התערובת במנוע "אוטו" הוא מהיר ביותר . גם שריפה זו דורשת זמן מתאים , אם כי קצר עד כדי אלפיות שנייה , אולם ביחס למשך הזמן הקצר של מהלך אחד יש לו ערך ניכר .

הניסיון הוכיח , כי הקדמת ההצתה משפרת במידה ניכרת את נצילות המנוע ואת הספקו . גודל זווית הקדמת ההצתה תלוי בהרבה גורמים : בסוג הדלק ( מהירות שרפתו ) , צורת תא השריפה , טיב הקירור ועוד . אולם בעיקר קובעת מהירות סיבובי המנוע . במנוע בעל סיבובים מהירים יש להקדים את זמן ההצתה , כדי למנוע מהבוכנה התרחקות יתרה מהנמ"ע .

הזוויות המקובלות לקידום ההצתה במנועים הן מ 0 מעלות ועד 30 מעלות לפני הנמ"ע

פתיחת שסתום הפליטה יש לפתוח את שסתום הפליטה לפני הנמ"ת , כדי להוריד את שארית הלחץ אשר עדיין קיים בתוך הצילינדר וכדי לגרום לזרימת גזים לעבר הסעפת וצינור הפליטה . אילו נפתח שסתום הפליטה בנמ"ת , לא היה ביכולתו של הלחץ לרדת מייד . במצב זה הייתה הבוכנה דוחפת את הגזים החוצה בכוח , דבר שהיה גורע מהספק המנוע . גודל זווית ההקדמה של פתיחת שסתום הפליטה תלוי בעיקר בסוג המנוע , מבחינת מהירות פעולתו . במנוע בעל סיבובים איטיים מספיקה זווית קטנה , ואילו במנועים בעלי סיבובים גבוהים יש להקדים את פתיחת השסתום בזווית גדולה ביותר , כדי להרוויח זמן לתנועת שסתום הפליטה ולירידת לחץ הגזים . זוויות הפתיחה במנועי בנזין בשיטת "אוטו" מגיעות ל 70 מעלות בערך , לפני הנמ"ת.

סגירת שסתום הפליטה סגירת שסתום הפליטה בנמ"ע תגרום לכך , שהבוכנה תתרחק מרחק רב מהנמ"ע עד שהלחץ יפחת , והיניקה תהיה אפשרית . מן הכרח , אפוא , להשהות את סגירת שסתום הפליטה , כדי שהלחץ יפחת , ככל האפשר , בטרם תתרחק הבוכנה מהנמ"ע . עקב השהייתה של סגירת שסתום הפליטה מתאפשרת הרקה מכסימלית של הגזים השרופים מתוך הצילנדר .

זווית השהייתה של סגירת השסתום תלויה בעיקר בסוג המנוע ( מהיר/איטי ) . במנועי בנזין בשיטת "אוטו" תגיע עד 30 מעלות בערך לאחר הנמ"ע .

טרומפלדור בגליל-משנת 1913

סרט על אולטרה-סאונד תלת ממדי

ליקוי חמה 2009

טלסקופ החלל האבל

סגננות חשיבה ולמידה

הסכנה הגדולה הטמונה בעובש