Μηχανή

Μηχανή

Τεχνολογία
Μηχανολογία
Μηχανές
---
Απλές Μηχανές
Μηχανισμοί
Μηχανήματα
Μηχανικά Εξαρτήματα
---
Θερμικές Μηχανές‎
Ηλεκτρικές Μηχανές
Κινητήριες Μηχανές
Ανυψωτικές Μηχανές
Νανομηχανές
---
Κινητήρες
Γεννήτριες
---
Διαστημικές Μηχανές‎
Μετεωρολογικές Μηχανές
Γεωργικές Μηχανές
Υφαντικές Μηχανές
Ιατρικά Μηχανήματα
Πολεμικές Μηχανές
---
Ηλεκτρονικοί Υπολογιστές (computers)
Ρομποτικές Μηχανές (robots)
---
Μετρητές
---
Μηχανική
Εφαρμοσμένη Φυσική
Νανοτεχνολογία

Μηχανή Εσωτερικής Καύσης. Τέσσερεις φάσεις λειτουργίας.

"Μηχανή" θεωρείται ένα σύνολο συνδεδεμένων μεταξύ τους τμημάτων ή οργάνων, απο τα οποία τουλάχιστον ένα μέρος είναι κινητό και ενδεχομένως υπάρχει ένα σύνολο διατάξεων ενεργοποίησης κυκλωμάτων χειρισμού και ισχύος κ.λ.π., συνενωμένων σε ενιαίο όλο με σκοπό συγκεκριμένη εφαρμογή, ιδίως για τη μεταποίηση, την επεξεργασία, τη μετακίνηση και την προετοιμασία ενός υλικού.

Ετυμολογία

Η ονομασία "Μηχανή" σχετίζεται ετυμολογικά με την λέξη " ".

Εισαγωγή

Γενικά Μηχανή ή μηχάνημα ονομάζεται οποιοδήποτε εργαλείο ή μέσον που μπορεί να διευκολύνει την ανθρώπινη εργασία ή που μπορεί να αυξήσει τη δύναμή της. Επίσης οποιαδήποτε συσκευή που χρησιμοποιείται για τη παραγωγή έργου, είτε μεταδίδοντας είτε μετατρέποντας άλλη μορφή ενέργειας (δύναμης) σε παραγωγή έργου.

Ακόμη μπορεί να εννοείται και κάθε ευφυής επινόηση. Μεταφορικά σημαίνει ραδιουργία, σκευωρία αλλά και χαρακτηρισμό πλήθους υπηρεσιών π.χ. «Κρατική μηχανή» ή «αμυντικός μηχανισμός».

Στην Αρχαιότητα οι αρχαίοι Έλληνες απέδιδαν την σημασία της πρώτης παραπάνω πρότασης που αναφέρεται ως ορισμός από τον Βιτρούβιο (Χ. 1,1),

Ταξινόμηση

Ως προς την πολυπλοκότητα διακρίνοντα δύο είδη μηχανών:

• τις απλές και
• τις σύνθετες.

Στις απλές ανήκαν

• ο μοχλός,
• η σφήνα,
• ο κοχλίας,
• το πολύσπαστο,
• το βαρούλκο κ.ά.

Στις σύνθετες ανήκουν

• οι υδραυλικές μηχανές,
• οι βιομηχανικές (Μύλοι άλεσης και σύνθλιψης),
• οι ανυψωτικές,
• οι πολεμικές και

Μηχανολογία

Ως Μηχανή νοείται ένα σύνολο μηχανικών μερών και μηχανισμών ικανών να μετατρέψουν μια ενέργεια τροφοδότησης σε μία διαφορετικού ή ίδιου τύπου αλλά με διαφορετικές παραμέτρους τελική ενέργεια, προκειμένου να την χορηγήσουν σε άλλες μηχανές ή να την χρησιμοποιήσουν άμεσα για να πραγματοποιήσουν συγκεκριμένες διαδικασίες παραγωγής έργου.

Γενικά οι μηχανές διαιρούνται σε:

1. Μηχανές κίνησης ή κινητήριες μηχανές: που παράγουν μηχανικό έργο.
2. Μηχανές ενεργειακές: που απορροφούν μηχανική ενέργεια, δηλαδή κινούνται από έναν κινητήρα και εκτελούν ένα έργο επιδρώντας πάνω στην ύλη, με τρόπο τέτοιο ώστε να αλλάξει η μορφή ή η θέση ή η ενέργεια (σε αυτή την κατηγορία ανήκουν οι βιομηχανικές μηχανές, οι αγροτικές κ.λ.π.) και
3. Μηχανές μετάδοσης: που μεταδίδουν έναν συγκεκριμένο τύπο ενέργειας διαφοροποιώντας μόνο τα χαρακτηριστικά της.

Κινητήριες μηχανές

Μηχανή Newcomen.

Κινητήρια μηχανή ονομάζεται γενικά κάθε μηχανή που παράγει κινητήριο ωφέλιμο μηχανικό έργο. Τέτοιες μηχανές είναι των σιδηροδρόμων, των πλοίων, των αυτοκινήτων, αεροπλάνων, διαφόρων αντλιών καθώς και οι μηχανές γεννητριών παραγωγής ηλεκτρικού ρεύματος. Η διάταξη της σύγχρονης γενικά μηχανής είναι τέτοια ώστε να επιτυγχάνεται τελικά η κίνηση του λεγόμενου άξονα της μηχανής από τον οποίο και παραλαμβάνεται το κινητήριο ή ωφέλιμο έργο.

Όλες οι κινητήριες μηχανές κατά την λειτουργία τους παραλαμβάνουν κατά κανόνα ενέργεια κάποιας μορφής π.χ. θερμική, ηλεκτρική ή υδραυλική κλπ. και την μετατρέπουν (ορθότερα μέρος αυτής) σε μηχανική ενέργεια ή κινητήριο έργο.

Ανάλογα με την μορφή της ενέργειας που καταναλώνουν οι κινητήριες μηχανές διακρίνονται σε: 1. Θερμικές Μηχανές ή θερμοκινητήρες.

Στη κατηγορία αυτή ανήκουν:

• η ατμομηχανή,
• ο ατμοστρόβιλος,
• ο αεριοστρόβιλος,
• ο βενζινοκινητήρας ή βενζινομηχανή,
• η αεριομηχανή,
• η πετρελαιομηχανή ή κινητήρας Diesel κ.ά.

2. Υδραυλικοί κινητήρες. Στη κατηγορία αυτή οι μηχανές καταναλίσκουν υδραυλική ενέργεια.

3. Ηλεκτρικοί κινητήρες ή ηλεκτροκινητήρες.

Θερμικές μηχανές

Κύκλος του Mohr, ένα από τα βασικά εργαλεία ανάλυσης των στοιχείων μηχανών

Θερμικές μηχανές ή θερμοκινητήρες ονομάζονται οι μηχανές οι οποίες μετατρέπουν την θερμότητα που παράγεται από την Χημική Ενέργεια της καύσης, σε μηχανικό έργο.

α. Ανάλογα με τον τρόπο πραγματοποίησης της καύσης χωρίζονται σε δύο κατηγορίες:

• στις μηχανές εσωτερικής καύσεως (Μ.Ε.Κ.) και
• στις μηχανές εξωτερικής καύσεως ή ατμομηχανές.

• Εσωτερικής καύσεως ονομάζονται οι μηχανές που ως μέσο για την παραγωγή έργου ("Εργαζόμενο μέσο") χρησιμοποιούν τον αέρα και κατά κάποιο τρόπο το ίδιο το καύσιμο, δηλαδή καυσαέρια π.χ εμβολοφόρος κινητήρας αυτοκινήτου, αεροστρόβιλος αεροπλάνου.
• Εξωτερικής καύσεως ονομάζονται οι μηχανές όπου η καύση δεν λαμβάνει μέρος στο χώρο παραγωγής έργου αλλά έξω από αυτόν και στις οποίες το μέσο παραγωγής έργου δεν είναι το καυσαέριο αλλά κάποιο άλλο στοιχείο όπως π.χ. ύδωρ. Σε αυτήν την κατηγορία ανήκουν οι ατμοστρόβιλοι, οι ατμομηχανές.

β. Ανάλογα με τον τρόπο μετατροπής της θερμικής ενέργειας σε μηχανικό έργο οι θερμικές μηχανές διακρίνονται

• σε εμβολοφόρους ή παλινδρομικές (ισχύουν τόσο για τις ΜΕΚ όσο και για τις εξωτερικής καύσεως) και
• σε περιστροφικές ή στροβίλους (στις ΜΕΚ ονομάζονται αεριοστρόβιλοι και στις εξωτερικής καύσεως ατμοστρόβιλοι ).

Ειδικότερα όμως στις εμβολοφόρους - παλινδρομικές ΜΕΚ η έναυση στον κύλινδρο μπορεί να πραγματοποιηθεί είτε με τη βοήθεια εξωτερικού μέσου π.χ. σπινθήρα, είτε αυτόματα, λόγω μεγάλης θέρμανσης του καυσίμου.

Έτσι στη πρώτη περίπτωση υπάγονται οι "κινητήρες Όττο"(¹) (που διακρίνονται σε αεριομηχανές και σε βενζινομηχανές) και στη δεύτερη οι μηχανές Ντήζελ(²), ή πετρελαιομηχανές.

Υδραυλικές μηχανές

Οι υδραυλικές μηχανές μετατρέπουν την Κινητική Ενέργεια ενός κινούμενου υγρού, κυρίως του ύδατος σε Δυναμική Ενέργεια και αντίστροφα.

• Στην πρώτη περίπτωση έχουμε τις κινητήριες υδραυλικές μηχανές (υδραυλικές τουρμπίνες, υδραυλικούς τροχούς, κινητήρες με στήλη νερού),
• στη δεύτερη περίπτωση έχουμε τις ενεργειακές υδραυλικές μηχανές (αντλίες με πιστόνι, αντλίες περιστροφής).

Μεταξύ των υδραυλικών μηχανών μετάδοσης συγκαταλέγονται οι πρέσες, οι στριφτές και οι υδραυλικοί γρύλοι.

Μεταξύ των μετασχηματιστών οι εγχυτήρες και οι υδραυλικοί κριοί.

Ηλεκτρικές μηχανές

Οι ηλεκτρικές μηχανές μετατρέπουν την Κινητική Ενέργεια σε ηλεκτρική (γεννήτριες) ή αντίστροφα (κινητήρες) ή μετατρέπουν ηλεκτρική ενέργεια με συγκεκριμένα χαρακτηριστικά σε ηλεκτρική διαφορετικών χαρακτηριστικών.

Η αρχή λειτουργίας βασίζεται πάνω στην παραγωγή ηλεκτροκινητικών δυνάμεων για Ηλεκτρομαγνητική Επαγωγή. Για αυτό το σκοπό μετατρέπεται στο ένα μέρος της μηχανής, που ονομάζεται επαγώγιμο, η Μαγνητική Ροή που παράγεται από ένα άλλο μέρος που παίρνει το όνομα επαγωγέας.

Η μετατροπή της ροής επιτυγχάνεται μέσω μιας περιστροφικής κίνησης μεταξύ του επαγώγιμου και του επαγωγέα.

Το σταθερό τμήμα της μηχανής ονομάζεται στάτορας, το κινητό ρώτορας. Οι λειτουργίες του επαγώγιμου ή του επαγωγέα μπορούν να αποδοθούν ανάλογα με τις περιπτώσεις είτε στον στάτορα, είτε στον ρότορα.

Εργαλειομηχανές

Εργαλειομηχανή είναι η μηχανή που προορίζεται για την επεξεργασία των υλικών. Συχνά είναι αυτόματη και μπορεί να καθοδηγείται από διάτρητα δελτία ή από μαγνητικές κορδέλες ή να λειτουργεί με υπολογιστές για την πραγματοποίηση ενός ολοκληρωμένου κύκλου του κομματιού σύμφωνα με το σχέδιο που δημιούργησε ο ίδιος ο υπολογιστής.