مفهوم المحرك وأنواعه
يُعرف المحرك (بالإنجليزية: motor) على أنه آلة تقوم بتحويل مصادر الطاقة الطبيعية أو الصناعية إلى حركة ميكانيكية، إما دوران أو حركة مستقيمة أو أي شكل حركة آخر يستفيد منه الإنسان، وللمحركات طريقة عمل مختلفة يتميز بها كل نوع عن الآخر، وتصنف حسب مصدر الطاقة المزودة لها إلى عدة أنواع، ومن أكثر المحركات انتشاراً هي المحركات الكهربائية ومحركات الاحتراق الداخلي والمحركات البخارية.
محرك الاحتراق الداخلي
يقوم محرك الاحتراق الداخلي (بالإنجليزية: Internal Combustion Engine) على مبدأ حرق الوقود داخل غرفة متخصصة تسمى غرفة الاحتراق لإنتاج الطاقة الحركية، وهو نوع من المحركات منتشرة بشكل كبير في حياتنا العملية مثل محركات السيارات التي تعمل على البنزين أو الديزل ومحركات طائرات الهليكوبتر ومحركات جزازات العشب.
أجزاء محرك الاحتراق الداخلي الثابتة
يتكون محرك الاحتراق الداخلي من مكوّنات ثابتة رئيسية وهي كالتالي:
- كتلة الأسطوانة: (بالإنجليزية: Cylinder block) تعتبر الجزء الأساسي في المحرك، وهي عبارة عن غرفة يتم حرق الوقود فيها ويتم توجيه المكبس داخلها بحيث يتحكم بكمية الضغط على العادم الناتج من حرق الوقود ، ويتم صُنعها من الحديد الزهر العالي الجودة، بطريقة الصب لتتكون من قطعة واحدة فقط، لأنها جسم يتعرض لضغط وحرارة مرتفعين جداً.
- غطاء رأس الأسطوانة: يتم تثبيت الجزء العلوي من اسطوانة المحرك بغطاء قابل للإزالة وظيفتهُ الأساسية إغلاق كتلة الأسطوانة ومنع دخول الغازات والخروج منها.
- الولاعة: (بالإنجليزية: Spark plug) تستخدم لعمل شرارة داخل غرفة الاحتراق لبدء عملية الاحتراق بين الوقود والهواء المضغوط.
- علبة المرفق: (بالإنجليزية: Crankcase) يطلق عليها اسم الهيكل الرئيس للمحرك، يتم تثبيت الأسطوانة داخلها والعمود المرفقي والمكبس ويوضع فيها الزيت الخاص بالمحركات لتبريدها.
- حاقن الوقود: (بالإنجليزية: Injector) هو الجزء المسؤول عن رش الوقود داخل غرفة الاحتراق تحت ضغط عالٍ جداً، هذه العملية تساعد على خلط الوقود بالهواء بكفاءة أكبر.
أجزاء محرك الاحتراق الداخلي المتحركة
أجزاء محرك الاحتراق الداخلي المتحركة هي الأجزاء التي تتحرك أثناء عمل المحرك ومن أهم هذه الاجزاء نذكر منها:
- المكبس: (بالإنجليزية:Piston) يتم ربطه داخل الاسطوانه بحيث ينزلق بسهولة لنقل الطاقة بوساطة قضيب التوصيل ، ويجب أن يكون المكبس خفيفاً وقوياً لذلك يتم صنعه من سبائك الألومنيوم أو الحديد الزهر بطريقة الصب للمحافظة على قوة السبائك.
- قضيب التوصيل: يربط بين المكبس والعمود المرفقي لنقل الطاقة بحيث يحول الحركة الترددية للمكبس إلى حركة دورانية، ويكون مصنوع من الفولاذ النيكل والكروم وفاناديوم الكروم المقاومة للحرارة العالية.
- العمود المرفق: (بالإنجليزية: Crankshaft) يستقبل الحركة من قضيب التوصيل ويحولها إلى حركة دورانية، يعتمد شكله وحجمه على عدد الأسطوانات وترتيبها.
- الصمامات: يتم استخدام صمامين في كل أسطوانة داخل المحرك الأولى تتحكم بدخول الوقود والهواء إلى داخل المحرك والثانية تتحكم بخروج الغازات الناتجة عن عملية احتراق والوقود.
- محامل المحرك: يتم ربطها بين الأجزاء المتحركة، قضيب التوصيل والمكبس والعمود المرفقي لتُقلل عملية الاحتكاك بين هذه الأجزاء.
المحرك البخاري
يعد المحرك البخاري (بالإنجليزية: Steam Engine) من المحركات التي تعتمد على البخار في عملها بشكل أساسي ويتكون بشكل عام من مكبس يتحرك داخل أسطوانة بفعل البخار، ويُعد من ضمن محركات الاحتراق الخارجي التي تستخدم غرفة خارجية لتسخين الماء حتى يصل إلى حالة التبخر بواسطة حرق الوقود أو أي مصدر آخر للطاقة، ثم يتم نقل البخار المضغوط إلى غرفة أخرى تحتوي على محرك بخاري لإنتاج طاقة ميكانيكية.
أجزاء المحرك البخاري
من أجزاء المحرك البخاري نذكر منها:
- الإطار: (بالإنجليزية: Frame) وهو قاعدة المحرك التي يتم تثبيت جمع الأجزاء الثابتة والمتحركة للمحرك داخلها.
- الأسطوانة: (بالإنجليزية: Cylinder) وعاء مجوف يتم صنعه من الحديد الزهر يتحرك داخله المكبس بفعل البخار المضغوط.
- صندزق البخار: جزء من الأسطوانة يزودها بالبخارمن خلال فتح وإغلاق صمام منزلق.
- صندوق الحشوة: يمنع تسريب البخار من خلال المكبس.
- حبل توصيل: يحوّل حركة المكبس الترددية إلى حركة دوارة.
- العمود المرفق: مصنوع من الفولاذ الطري يستقبل الحركة الدوارنية من حبل التوصيل ويتحرك بحريّة، ويكون مثبتاً على محامل خاصة في المحرك.
المحرك الكهربائي
يعد المحرك الكهربائي (بالإنجليزية: Electric motor) من المحركات الكهروميكانيكة تقوم على تحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة ميكانيكية، والتي تعتمد بشكل أساسي على تفاعل المجال المغناطسي والمجال الكهربائي لإنتاج حركة دورانية.
أجزاء المحرك الكهربائي
يتكون المحرك الكهربائي من عدة أجزاء رئيسية:
- الجزء الثابت: (بالإنجليزية: Stator) وهوعبارة عن مغناطيس دائم وشرائح معدنية رقيقة تقلل من فقدان الطاقة.
- الجزء الدوار: (بالإنجليزية: Rotor) وهو الجزء المتحرك في المحرك الكهربائي يتصل بعمود الدوران المرتبط بالجزء الثابت من خلال الموصلات التي تولد الطاقة وتقلب اتجاه عمود الدوران حسب اتجاه التيار، فتتولد قوة حركية يقوم الدوار بربطها بالوحدة المراد تشغليها.
- فجوة هوائية: (بالإنجليزية: Air Gap) وهي مسافة محددة بين الدوار والجزء الثابت لضمان إنتاج كمية مناسبة للطاقة.
- اللفات: (بالإنجليزية: Windings) وهي مجموعة أسلاك رفيعة تكون ملفوفة حول الجزء الثابت للمحرك لضمان إنتاج قطبين مغناطيسين لإنتاج الطاقة.
- عاكس التيار: (بالإنجليزية: Commutator) للتحكم في نوعية التيار الداخل إلى المحرك سواء كان تياراً متردداً أو تياراً مستمراً.
