Автомобиль қуаты қайдан шықты? Қозғалтқыштың коммерциялық көрсеткіші.
-Әрине, қозғалтқыштан! Мотордан (неміс. аудар. –қозғалту).
Қуат -қозғалтқыштың негізгі техникалық көрсеткіштерінің бірі. Механиктерге қозғалтқыш және қуат сөздері тұрақты сөз тіркес.
Бу қозғалтқыштың өндіретін қуатын ат күші арқылы бағалауды 1789 жылдың төңірегінде Джеймс Уатт ұсынған. Кейіннен оның есімімен өзі енгізген ат күші ұғымын ығыстырған қуат бірлігі Ватт аталды.
Өз ұсынысын жасамас бұрын Джеймс Уатт инноватор ретінде, жылуды механикалық қозғалысқа айналдыратын бу машинасының жұмысын жетілдіріп танылды.
Таңқаларлығы! Техника тарихында бу машинасын жетілдіріп, бу қозғалтқышына айналдыру үшін біршама уақыт өткенінде.
Мұның себебі! Бу машинасының жұмыс принципі түсінікті, қарапайым, жетілгені соншалықты оның жұмысын түсінуге басқаша көзқарасты қажет етпейді деген үйренішікті ұғымның болуында, ғалымдар да осындай ұғымға сүйеніп бірінің ізін бірі басып жүре бергенінде болып тұр.
Уаттақа дейін ешқайсы ол түсінгендей бу машинасының жұмысын түсінбеген. Уатт болса бу машинасына бетбұрыс жасап, бу машинасын жетілдіріп, жаңа үлгідегі бу қозғалтқышын жасады. Қозғалтқышты!
Суретте Ньюкманның бу машинасы (wikipedia.org)
Оның қозғалтқышының негізінде алғаш кәсіптік мақсатта қолданылған Ньюкманның бу машинасы жатыр. Ньюкманның машинасы шахтадан суды шығаратын мамандырылған қондырғының ажырамас бөлігі ретінде қабылданды. Уаттың бу қозғалтқышы болса кең қолданысқа ие болған алғашқы қозғалтқыш. Сондықтан Уаттың бу қозғалтқышын сөз еткенде универсал сөзін қосамыз.
Осылайша жылуды механикалық қозғалысқа айналдыратын жылу қозғалтқыш ғасыры темір және өзен жолдарында оттың жылуымен жүретін көліктерді де адамзат қолданысына сыйлады.
Ғасырлар бойы жұмыс жасауға бейімдеген тірі жануарларды, соның ішінде атты, бу қозғалтқышы алмастырды.
Уатт жылу қозғалқыштарында қолданатын көптеген техникалық шешімдердің түпнұсқасын ойластырып жасады. Қазір мұнай өнімдерін отын ретінде пайдаланатын автомобиль қозғалтқыштарында кең тараған негізгі механизм -иінді білік және бұлғақ жұбы Уаттың оригинальді техникалық шешімі себепші болған десек қателеспейміз.
Өлшеуіш құрал шеберінің қол-көмекшісі бағындарған шың!
1975 жылы Джеймс Уатт және Мэтью Болтон (Баултон) кәсіпкерлік серіктестік құрады. Бу қозғалтқышын құрастырып жинайтын өнеркәсіп ашады. Екеуі серіктес болған жиырма бес жылда көптеген бу қозғалтқыштарын жасап шығарады.
Он сегіз жасында өлшеуіш құрал шеберінің қол-көмекшісі қызметін атқарып еңбек жолын бастады. Сонау заманда, транспортир тектес өлшеуіш құралды жасайтын шеберде қажет етті-ау!
Сексен үш жаста әл-қуатты, өнеркәсіптік қозғалтқыш жасау саласының пионері, танымал кәсіпкер, ғалым, көптеген техникалық жаңалықтың түпнұсқасын жасаушы дүние салды.
Қазіргі бензин, дизель қозғалтқыштарын бір-бірімен салыстырсақ ең бірінші оның қуат көрсеткішіне көңіл аударатынымыз.
Жүз, жүз елу, екі жүз аттың күші бар қозғалтқыштар бар.
Ең басты сұрағымызға жауап берейік.
-Сонымен, неліктен қозғалтқыш күші ат немесе Джеймис Уаттың есімімен аталған Ватт өлшем бірлігімен бағалынады?
Механикалық жұмысты атқаруға жұмсалған қуатты анықтауды көрсететін формулаға көңіл аударайық:
N=F*V мұнда N –қуат Вт, F –күш Н, V –жылдамдық м/сек.
Энциклопедиядағы деректерге сүйенсек Джеймс Уатт бір ат күшін келесідей анықтағаны белгілі.
Сегіз сағаттық жұмыс аусымында немесе күнінде бір ат шахтадан жүкпен толтырылған бөшкені тік тартып шығарғанға жұмсаған күшін анықтап көрген.
Шахтадан көмірді, суды, жұмысшыларды жер бетіне шығару үшін сыйымдылығы 1 баррель, яғни сыйымдылық көлемі 140.9 -190.9 литр бөшкелерді қолданылған. Әдеткі бөшке салмағы 400 фунт, яғни салмағы 163.8 кг есептелінетін.
Бір аттың күші жүкке толы бөшкені тартып шығаруға шамасы жоқ, сондықтан екі аттың күші қолданатын.
Уатт бір аттың күші ½ баррельді сегіз сағат бойы 28.8 км-ге 3.6 км/сағ жылдамдықпен тартуға шамасы жетеді деп есептеп шығарды.
Яғни, 3.6 км/сағ дегеніміз 1 м/сек, яғни 1 сек. ішінде ат 73.71 кг күш өндіреді.
Уатт өмір сүрген Викторияндық заманда қолданылған ағылшын өлшем бірлігіне көшсек, яғни метр-фут, кг-фунтқа.
Бір секундта 1 футқа жылжып, 550 фунт жүкті тартады. Бір минут бойы 550 фунтты алпыс футқа тартып ат 33 000 фут-фунттың жұмысын істейді деп Уатт шешкен.
Уаттың есептеулерінің мағынасын қайтадан ой елегінен өткізіп не ұсынғанын түсінеңіз, келесі пікірге қосыласыз:
-Қозғалту үшін өндірілген күш және оны тұрақты өндіру уақыты жаңа өлшем бірлігі, жаңа түсінікті береді, -депген ойды өздігінен тудыратына көз жеткізесіз.
Қазіргі қозғалтқыштарды тірі ат күшімен салыстырып, бағалауға болмайды. Ат күші қосымша бірлік. Қозғалтқыш қуатын ат күшімен көрсету коммерциялық мақсатта қолданылады. Қозғалтқыштағы ат күші нақты шама.
Мысалы:
Қозғалтқыш қуаты 67 кВт =67 000 Вт. Бір ат күшінде 735 Вт тең деп қабылданғанын ескерсек, яғни қозғалтқышта 91 аттың күші бар.
Джеймс Уатт және Мэтью Болтон заманнан бері қозғалтқыштың цилиндрінің ішіндегі қысымдар едәуір артты. Қозғалтқыштың ат күшін есептегенде поршень диаметрі және цилиндрдегі поршень жүрісін ескеру жеткіліксіз. Газдар қысымы жасаған жұмысты ескеру үшін индикаторлық қысым ұғымы енгізілді, келесідей қозғалтқыш қуатын есептейін формула жасалынды:
Жалпы Ni қозғалтқыштың индикаторлы қуаты, Nэ қозғалтқыштың эффективті қуаты деп бөлінеді. Соңғысы бірінші көрсеткіштен 15-20% аз, өйткені қозғалтқыштың қуатының бір бөлігі қозғалқыштың ішкі кедергісін жену үшін жұмсалатынын ескереді.
Қозғалтқыштың қуатынан басқа иінді біліктегі айналдыру моменті деген ұғым бар. Оның көрсеткішіде қуатпен байланысты, айналдыру моменті автомобиль дөңгелегінде табамыз, бірақ-та бұл да маңызды, автомобильге жаңа әңгіменің басы.
Он сегізінші ғасыр соңы Ұлыбританияда сауданың, текстиль, көмір өндірудің саласын және протекционизмнің дамуы өндірістік төңкеріске себепші болды. Бүгінгіде жас мемлекетімізде де протекционизм көрінісі орын алды. Отандық өндірушілерді қорғап, дамуына жағдай жасау бүгінгі күннің тәртібі.
Джеймс Уатты, тарихта ең алғашқы кең қолданыс тапқан бу қозғалтқышының түпнұсқасын жасаушы және құрастырушы ретінде еске аламыз.
Реплика:
-Барлық күш көрсеткіштерді тізбей бірден Bugatti Veyron бар емеспе демейсің бе? Оның қуатты қозғалтқышы аталған автомобиль моделін ең жылдам сериялық өндірілген супер автомобильге айналдырғанын айтпайсың ба! Қозғалтқышта 1000 аттың күші бар! Соңғы 10 жылда әлемде ең жылдам автомобиль орынын сақтады, бірақ-та (2015) қазір ең жылдам автомобиль LaFerrari дейді-мыс.
Репликаға жауап:
Өмірден түйіп білгенімізге сүйене:
-Неғұрлым автомобиль қозғалтқышында аттың күші мол -соғұрлым автомобиль жүйрік, -деген пікірді қағида деп қабылдаймыз. Аталған пікір орынды. Механиктерде де осы қағиданы ұстанады.
Қазіргі өмір техникаға бағынышты. Сондықтан оқытын –оқтын, үзік –үзік түскен ақпарат техниканың мүмкіншілігі туралы интуитивті білімізді қалыптастырады. Интуитивтік білім мектеп, колледж, институт, университет қабырғасынан тыс қалыптасқандықтан:
-Білім ошақтарында өмірге керектіге оқытпайды, -деген, пікір бар.
Интуитивті білім кейде өзіне артқан міндетін атқармайды.Соған көңіл аудартқым келеді.
Жауап соңын түсінбей, пікірін білдіртпекші болған оқырманға (аңқау) оқырманға:
Білім ошақтарында өмірге керектіге оқытпайды деген пікір барына көңіл аудартып тұрмын, керісінше, жүйелі білімді білім ошақтарынан алатынымызға көңіл аудартқым келеді, осы мақсатта жазбамды жаздым.
Қуат -қозғалтқыштың негізгі техникалық көрсеткіштерінің бірі. Механиктерге қозғалтқыш және қуат сөздері тұрақты сөз тіркес.
Бу қозғалтқыштың өндіретін қуатын ат күші арқылы бағалауды 1789 жылдың төңірегінде Джеймс Уатт ұсынған. Кейіннен оның есімімен өзі енгізген ат күші ұғымын ығыстырған қуат бірлігі Ватт аталды.
Өз ұсынысын жасамас бұрын Джеймс Уатт инноватор ретінде, жылуды механикалық қозғалысқа айналдыратын бу машинасының жұмысын жетілдіріп танылды.
Таңқаларлығы! Техника тарихында бу машинасын жетілдіріп, бу қозғалтқышына айналдыру үшін біршама уақыт өткенінде.
Мұның себебі! Бу машинасының жұмыс принципі түсінікті, қарапайым, жетілгені соншалықты оның жұмысын түсінуге басқаша көзқарасты қажет етпейді деген үйренішікті ұғымның болуында, ғалымдар да осындай ұғымға сүйеніп бірінің ізін бірі басып жүре бергенінде болып тұр.
Уаттақа дейін ешқайсы ол түсінгендей бу машинасының жұмысын түсінбеген. Уатт болса бу машинасына бетбұрыс жасап, бу машинасын жетілдіріп, жаңа үлгідегі бу қозғалтқышын жасады. Қозғалтқышты!
Суретте Ньюкманның бу машинасы (wikipedia.org)
Оның қозғалтқышының негізінде алғаш кәсіптік мақсатта қолданылған Ньюкманның бу машинасы жатыр. Ньюкманның машинасы шахтадан суды шығаратын мамандырылған қондырғының ажырамас бөлігі ретінде қабылданды. Уаттың бу қозғалтқышы болса кең қолданысқа ие болған алғашқы қозғалтқыш. Сондықтан Уаттың бу қозғалтқышын сөз еткенде универсал сөзін қосамыз.
Осылайша жылуды механикалық қозғалысқа айналдыратын жылу қозғалтқыш ғасыры темір және өзен жолдарында оттың жылуымен жүретін көліктерді де адамзат қолданысына сыйлады.
Ғасырлар бойы жұмыс жасауға бейімдеген тірі жануарларды, соның ішінде атты, бу қозғалтқышы алмастырды.
Уатт жылу қозғалқыштарында қолданатын көптеген техникалық шешімдердің түпнұсқасын ойластырып жасады. Қазір мұнай өнімдерін отын ретінде пайдаланатын автомобиль қозғалтқыштарында кең тараған негізгі механизм -иінді білік және бұлғақ жұбы Уаттың оригинальді техникалық шешімі себепші болған десек қателеспейміз.
Өлшеуіш құрал шеберінің қол-көмекшісі бағындарған шың!
1975 жылы Джеймс Уатт және Мэтью Болтон (Баултон) кәсіпкерлік серіктестік құрады. Бу қозғалтқышын құрастырып жинайтын өнеркәсіп ашады. Екеуі серіктес болған жиырма бес жылда көптеген бу қозғалтқыштарын жасап шығарады.
Он сегіз жасында өлшеуіш құрал шеберінің қол-көмекшісі қызметін атқарып еңбек жолын бастады. Сонау заманда, транспортир тектес өлшеуіш құралды жасайтын шеберде қажет етті-ау!
Сексен үш жаста әл-қуатты, өнеркәсіптік қозғалтқыш жасау саласының пионері, танымал кәсіпкер, ғалым, көптеген техникалық жаңалықтың түпнұсқасын жасаушы дүние салды.
Қазіргі бензин, дизель қозғалтқыштарын бір-бірімен салыстырсақ ең бірінші оның қуат көрсеткішіне көңіл аударатынымыз.
Жүз, жүз елу, екі жүз аттың күші бар қозғалтқыштар бар.
Ең басты сұрағымызға жауап берейік.
-Сонымен, неліктен қозғалтқыш күші ат немесе Джеймис Уаттың есімімен аталған Ватт өлшем бірлігімен бағалынады?
Механикалық жұмысты атқаруға жұмсалған қуатты анықтауды көрсететін формулаға көңіл аударайық:
N=F*V мұнда N –қуат Вт, F –күш Н, V –жылдамдық м/сек.
Энциклопедиядағы деректерге сүйенсек Джеймс Уатт бір ат күшін келесідей анықтағаны белгілі.
Сегіз сағаттық жұмыс аусымында немесе күнінде бір ат шахтадан жүкпен толтырылған бөшкені тік тартып шығарғанға жұмсаған күшін анықтап көрген.
Шахтадан көмірді, суды, жұмысшыларды жер бетіне шығару үшін сыйымдылығы 1 баррель, яғни сыйымдылық көлемі 140.9 -190.9 литр бөшкелерді қолданылған. Әдеткі бөшке салмағы 400 фунт, яғни салмағы 163.8 кг есептелінетін.
Бір аттың күші жүкке толы бөшкені тартып шығаруға шамасы жоқ, сондықтан екі аттың күші қолданатын.
Уатт бір аттың күші ½ баррельді сегіз сағат бойы 28.8 км-ге 3.6 км/сағ жылдамдықпен тартуға шамасы жетеді деп есептеп шығарды.
Яғни, 3.6 км/сағ дегеніміз 1 м/сек, яғни 1 сек. ішінде ат 73.71 кг күш өндіреді.
Уатт өмір сүрген Викторияндық заманда қолданылған ағылшын өлшем бірлігіне көшсек, яғни метр-фут, кг-фунтқа.
Бір секундта 1 футқа жылжып, 550 фунт жүкті тартады. Бір минут бойы 550 фунтты алпыс футқа тартып ат 33 000 фут-фунттың жұмысын істейді деп Уатт шешкен.
Уаттың есептеулерінің мағынасын қайтадан ой елегінен өткізіп не ұсынғанын түсінеңіз, келесі пікірге қосыласыз:
-Қозғалту үшін өндірілген күш және оны тұрақты өндіру уақыты жаңа өлшем бірлігі, жаңа түсінікті береді, -депген ойды өздігінен тудыратына көз жеткізесіз.
Қазіргі қозғалтқыштарды тірі ат күшімен салыстырып, бағалауға болмайды. Ат күші қосымша бірлік. Қозғалтқыш қуатын ат күшімен көрсету коммерциялық мақсатта қолданылады. Қозғалтқыштағы ат күші нақты шама.
Мысалы:
Қозғалтқыш қуаты 67 кВт =67 000 Вт. Бір ат күшінде 735 Вт тең деп қабылданғанын ескерсек, яғни қозғалтқышта 91 аттың күші бар.
Джеймс Уатт және Мэтью Болтон заманнан бері қозғалтқыштың цилиндрінің ішіндегі қысымдар едәуір артты. Қозғалтқыштың ат күшін есептегенде поршень диаметрі және цилиндрдегі поршень жүрісін ескеру жеткіліксіз. Газдар қысымы жасаған жұмысты ескеру үшін индикаторлық қысым ұғымы енгізілді, келесідей қозғалтқыш қуатын есептейін формула жасалынды:
Жалпы Ni қозғалтқыштың индикаторлы қуаты, Nэ қозғалтқыштың эффективті қуаты деп бөлінеді. Соңғысы бірінші көрсеткіштен 15-20% аз, өйткені қозғалтқыштың қуатының бір бөлігі қозғалқыштың ішкі кедергісін жену үшін жұмсалатынын ескереді.
Қозғалтқыштың қуатынан басқа иінді біліктегі айналдыру моменті деген ұғым бар. Оның көрсеткішіде қуатпен байланысты, айналдыру моменті автомобиль дөңгелегінде табамыз, бірақ-та бұл да маңызды, автомобильге жаңа әңгіменің басы.
Он сегізінші ғасыр соңы Ұлыбританияда сауданың, текстиль, көмір өндірудің саласын және протекционизмнің дамуы өндірістік төңкеріске себепші болды. Бүгінгіде жас мемлекетімізде де протекционизм көрінісі орын алды. Отандық өндірушілерді қорғап, дамуына жағдай жасау бүгінгі күннің тәртібі.
Джеймс Уатты, тарихта ең алғашқы кең қолданыс тапқан бу қозғалтқышының түпнұсқасын жасаушы және құрастырушы ретінде еске аламыз.
Реплика:
-Барлық күш көрсеткіштерді тізбей бірден Bugatti Veyron бар емеспе демейсің бе? Оның қуатты қозғалтқышы аталған автомобиль моделін ең жылдам сериялық өндірілген супер автомобильге айналдырғанын айтпайсың ба! Қозғалтқышта 1000 аттың күші бар! Соңғы 10 жылда әлемде ең жылдам автомобиль орынын сақтады, бірақ-та (2015) қазір ең жылдам автомобиль LaFerrari дейді-мыс.
Репликаға жауап:
Өмірден түйіп білгенімізге сүйене:
-Неғұрлым автомобиль қозғалтқышында аттың күші мол -соғұрлым автомобиль жүйрік, -деген пікірді қағида деп қабылдаймыз. Аталған пікір орынды. Механиктерде де осы қағиданы ұстанады.
Қазіргі өмір техникаға бағынышты. Сондықтан оқытын –оқтын, үзік –үзік түскен ақпарат техниканың мүмкіншілігі туралы интуитивті білімізді қалыптастырады. Интуитивтік білім мектеп, колледж, институт, университет қабырғасынан тыс қалыптасқандықтан:
-Білім ошақтарында өмірге керектіге оқытпайды, -деген, пікір бар.
Интуитивті білім кейде өзіне артқан міндетін атқармайды.Соған көңіл аудартқым келеді.
Жауап соңын түсінбей, пікірін білдіртпекші болған оқырманға (аңқау) оқырманға:
Білім ошақтарында өмірге керектіге оқытпайды деген пікір барына көңіл аудартып тұрмын, керісінше, жүйелі білімді білім ошақтарынан алатынымызға көңіл аудартқым келеді, осы мақсатта жазбамды жаздым.
Пікір жоқ әзірше