موتور

ریشه لغوی

موتور یک کلمه انگلیسی است و معنای آن «جنباننده» یا «محرک» می‌باشد. لیکن در حال حاضر از کلمه موتور به عنوان وسیله تولیدانرژیجنبشی استفاده می‌شود.

تعریف موتور

تعریف موتور عبارتست از وسیله‌ای که قدرت تولید می‌کند و لیبه تنهایی قادر به تولید کار نمی‌باشد به زبان ساده‌تر موتور وسیله‌ای که بااستفاده ازمنابعانرژی به خصوص انرژی جنبشی تولید می‌کند. نوع موتور منابع انرژی اولیه متفاوتهستند. مثلا برخی از موتورها ، انرژی موجود درمواد نفتیرا به انرژی جنبشی تبدیل می‌کنندو برخی دیگرانرژیالکتریکی را و...).

دید کلی

موتوریکی ازارکان اصلیخودرو می‌باشد،که وظیفه اصلی حرکت آن بوسیله موتور با انجام یک سری اعمال خاص امکان پذیر می‌شود. بر این اساس تلاشهای زیادی در زمینه طراحی و ساخت انواع موتور صورت گرفته است که درحال حاضر نیز بیشتر سرمایه گذاری‌های کارخانه‌هایخودرو سازیدر این زمینه انجام می‌شود. تمامموتورهایی که در زندگی بشر مورد استفاده قرار می‌گیرند انرژی جنبشی را به شکل یکحرکتدورانی (چرخشی) در اختیار مصرف کننده قرار می‌دهند. موتورها این انرژی را ازطریق تبدیلانرژی‌های پتانسیلو یا انرژی‌های دیگربوجود می‌آورند که می‌توان بر حسب منبع انرژی اولیه ، موتورها را تقسیم بندی کرد کهدر ادامه به آنها اشاره خواهد شد.

بطور کلی می‌توان گفت که در پیرامونما هر وسیله ای که کاری انجام می‌دهد دارای یک موتور است که حرکت قطعات آن و نیرویمورد نیاز آن وسیله را تامین می‌کند. مثلالوازم خانگیمثلیخچال،ضبط صوت،پنکههای تصویه و ... همگی دارای یکموتورالکتریکی می‌باشند و یا اتومبیل‌هایی که در خیابانها رفت و آمد می‌کنند هر کدامیک موتور جهت تامین انرژی جنبشی خود دارند.

تاریخچه

ایده ساخت موتور به زمانهای دور باز می‌گردد چنانکه قبل از سالهای 1700 میلادی تلاشهایی جهت مسافت موتورها به شکل امروزی انجام پذیرفته بود (هر چندکهموتورهای ساده آبیکه انرژی جنبشی آب را بهحرکت چرخشی تبدیل می‌کردند از زمانهای بسیار دورتر ساخته شده و مورد استفاده قرارمی‌گرفتند). لیکن اولین تجربه موفقیت آمیز در این زمینه ، در سال 1769 اتفاق افتاد. در این سال جیمز وات توانست یک موتور بخار اختراع کند که قابلیت استفاده از انرژیمحبوس در سوخت‌های مختلف نظیر چوب وذغال سنگرا داشت.

سیر تحولی و رشد

مخترعین زیادی سعی کردند که اصول فوق را در موتورها تحققبخشند. ولی «ان.ای.اتو» مخترع آلمانی اولین کسی بود که موفق گردید. او در سال 1876موتور خود را به ثبت رساند و دو سال بعد نمونه‌ای را که کار می‌کرد به معرض نمایشگذاشت. موتور مزبور همان چرخ چهارزمانه یعنی ،تکثیر،تراکم،توانوتخلیهرا به کار می‌بست. دانشمندان هم عصراتو عقیده داشتند که وجود تنها یک مرحله توان در دو دور چرخش زمان بزرگی است (یکموتور چهارزمانه در هر دو دور چرخش تنها یک بارسوخترا می سوزاند به اصطلاح دارای یکبارانفجاریا توان است)

بنابراین نظرخود را به موتور دو زمانه (که در هر دو چرخش یک انفجار دارد) معطوف کردند. اینتلاشها تا آنجا ادامه یافت که در سال 1891 «جوزف دی» با کمک گرفتن ازمحفظه میللنگ به عنوان یکسیلندرپمپ کننده هوا توانست ساخت موتورهایروزانه را ساده کند. درموتور دی، مجاری ورودی هوا و خروجی دود دربدنه سیلندر قرار داشت (همان سیستم موتورهای دو زمانه امروزی). در سال 1892 دکتر «رادولف دیزل» یک مهندس آلمانی ، موتوری را به ثبت رساند که در آن سوخت در نتیجهگرمای تولید شده در اثرفشار زیاد ، مشتعل میشد. دیزل در اصل موتور خود را برای کار کردن با پودرذغال سنگطراحی کرده بود. اما به سرعت بهسوخت‌های مایعروی آورد.

فعالیت‌هایانجام شده توسط دانشمندان در طراحی و ساخت موتور و پیشرفت‌های حاصله را می‌توانمختصرا این‌گونه بیان کرد.

·         ساختموتورهای بنزینی – انژکتوریدر سال 1936

·         ساختموتورهای توربینیاتومبیل در سال 1950

·         ساختموتور پیستون گردان وانکلدر سال 1957

ساختمان موتور

ساختمان موتورها بسیارگوناگون ولی در عین حال از لحاظ اصول کلی بسیار مشابه است. مثلا همهموتورهای احتراقیدارای یک محفظه برای فشردهکردن سیال می‌باشند کهسیلندرنام دارد. یا اینکه همگی دارای یکقطعه متحرک رفت و برگشتی می‌باشند کهپیستون نامدارد و ... لیکن ساختار موتورهای برقی متفاوت است. همگی آنها دارای یکسیم پیچثابت می‌باشد کهمیدان مغناطیسیایجاد می‌کند. در میان اینسیم پیچ میدان ، یکآرمیچر (روتور) وجود دارد که با تغییراتمیدان مغناطیسی انرژی الکتریکی را به انرژی جنبشی تبدیل می‌کند (به شکل چرخش) و ... .

طرز کار موتور

·         موتورهای الکتریکی از لحاظ تجهیزات و ساختار نسبتا ساده تر از موتورهای احتراقیهستند. البته طرز کار آنها نیز نسبتا ساده تر است. این موتورها با ایجاد یکمیدان مغناطیسیو تغییرات مکرر این میدانمغناطیسی باعث به چرخش درآمدنروتورمی‌شوند. و این چرخش توسط میله ای ازمحفظه موتور خارج و مورد استفاده قرار می‌گیرد. موتورهای احتراقی بصورت نوسانی کارمی‌کنند یعنی اینکه قطعات متحرک آنها (پیستونها) که قابل انتقال انرژی هستند، حرکت رفت و برگشتی دارند. برای تبدیل این حرکات رفت وبرگشتی به حرکت چرخشی وسیله‌ای به‌ ناممیل لنگ استفاده می‌شود. لیکن در نهایت انرژی جنبشی این موتورها هم بصورت چرخش یک میله ازمحفظه موتوربه خارج فرستادهمی‌شود.

قدم مهم در توسعه موتورهای امروزی (که اغلبموتورهای احتراق داخلیهستند) زمانی برداشتهشد کهبودورثامهندس فرانسوی چهار اصل عمده را کهبرای کار موثر این موتورها الزامی بودند، ارائه کرد. این اصول چهارگانه به قرارزیرند:

·         اتاقک احتراقباید کوچکترین نسبت سطح به حجمممکن را داشته باشد.

·         فرآیند انبساطمخلوط گاز هوا و سوخت باید تاحد امکان سریع انجام شود.

·         تراکم مخلوطدر ابتدای مرحله انبساط باید تاحد امکان زیاد باشد.

·         کورس پیستونمی بایست تا حد امکان زیادباشد.

!انواع موتور

موتورها را بر اساس منبع تامین کننده انرژی به دودسته موتورهای برقی و موتورهای احتراقی تقسیم می کنند.

·         موتورهای برقی: اختلاف پتانسیل الکتریکیرا به حرکت چرخشی تبدیل می کنند.

·         موتورهای احتراقی: با سوزاندن موادسوختی (اغلب سوخت های فسیلی) تولید انرژی می کنند.

·         موتورهای جت: با مکش هوا کار می کنند.

·         موتورهای برون سوز: در این موتورهااحتراق در بیرون از موتور صورت می گیرد (مانند موتور بخار)

o        موتورهای درون سوز: در اینگونه موتورهاماده سوختنی مستقیما در داخل موتور سوزانده می شود.

·         موتورهای درون سوز خود به دو گروه تقسیم می شوند:

o        موتورهای اشتعال جرقه ای: سوخت به کمکیک جرقه الکتریکی در این موتورها مشتعل می شود.

o        موتورهای دیزل: در این موتورها سوختبواسطه حرارت بالای ایجاد شده بوسیله فشار مشتعل می گردد.

کاربردها

·         کاربرد موتورها امروزه آن چنان وسیع است که ذکر آنها به یک زمان طولانی نیازمنداست. اکثر لوازم خانگی نظیر یخچال ،چرخ گوشت،آبمیوه گیری ،ماشین لباسشویی،جارو برقی،پنکه‌های تهویهو ... همچنین تمام وسایلنقلیه مورد استفاده نظیراتومبیل‌ها،اتوبوس‌ها،کامیون‌ها،هواپیماها،قطار‌هاوکشتی‌هاهمگی از موتورهای مختلف استفادهمی‌کنند.

·         در تمام قسمت‌های یک کارخانه صنعتی و سایر وسایل و تجهیزات بکار رفته در بخشصنعتاز موتورها استفاده می‌شوند. در بخشیکشاورزی جهت تامین منابع انرژی مثلماشین آلات آسیاب‌ها،پمپ‌های آبو غیره ازموتورهایبرقی و احتراقی استفاده می‌شود و ... .

نقش موتورها در زندگی روزمره

با توجه به کاربردهایی که در بالا برایموتورها ذکر شد به جرات می‌توان گفت بدون وجود و استفاده از موتورهاتمدن بشریبه معنای امروزی معنا نخواهدداشت. چنانچه از منابع تولید انرژی (موتورها) صرف‌نظر کنیم شاید شکل زندگی به حالتقبایل بدوی برگردد. عملا زندگی امروزی ما آنچنان به منابع تولید توان وابسته است کهزندگی بدون این تجهیزات برای انسان قابل تصور نیست.