動(dòng)力機(jī)械及其未來發(fā)展趨勢(shì)

郭賀洋　李瓊

摘 要：本文的研究中，從動(dòng)力機(jī)械的概念和地位著手，對(duì)動(dòng)力機(jī)械的分類進(jìn)行了闡述，重點(diǎn)介紹了其風(fēng)力機(jī)械、水力機(jī)械和熱力機(jī)械三大分類，針對(duì)熱動(dòng)力機(jī)械重點(diǎn)介紹了較為常見的蒸汽機(jī)，汽輪機(jī)，內(nèi)燃機(jī)三種熱力發(fā)動(dòng)機(jī)及太陽能發(fā)動(dòng)機(jī)，之后對(duì)動(dòng)力機(jī)械未來發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了展望，以期能夠?qū)?dòng)力機(jī)械當(dāng)前的發(fā)展情況進(jìn)行總結(jié)，對(duì)其未來發(fā)展方向和發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行總結(jié)。

關(guān)鍵字：動(dòng)力機(jī)械；風(fēng)力機(jī)械；水力機(jī)械；熱力機(jī)械；發(fā)展趨勢(shì)

動(dòng)力機(jī)械是我們?nèi)粘Ｉ钪信c人民生活息息相關(guān)的機(jī)械設(shè)備，對(duì)動(dòng)力機(jī)械的研究和分析具有非常重大的理論意義和非常現(xiàn)實(shí)的實(shí)踐價(jià)值。

1動(dòng)力機(jī)械概念及其地位

動(dòng)力機(jī)械是將自然界中的其他能量通過機(jī)械作用轉(zhuǎn)換為機(jī)械能而產(chǎn)生動(dòng)力作功的機(jī)械裝置。在人類的發(fā)展歷史中，動(dòng)力機(jī)械不斷的改變著人類的生活。從十七世紀(jì)后期到十八世紀(jì)初之間，隨著人們對(duì)資源開采的不斷加大，越來越大的需求量使得人力資源難以滿足現(xiàn)狀，大氣式蒸汽機(jī)隨之產(chǎn)生，這便是最早的動(dòng)力機(jī)械。而后，隨著具備分開凝汽器功能的蒸汽機(jī)發(fā)明，燃料消耗率顯著降低。當(dāng)回轉(zhuǎn)動(dòng)力蒸汽機(jī)發(fā)明后，其應(yīng)用范圍大幅度擴(kuò)大。蒸汽機(jī)的發(fā)明促進(jìn)了工業(yè)和鐵路的發(fā)展，也使得機(jī)械動(dòng)力化邁出了一大步，幾乎壟斷了十九世紀(jì)的動(dòng)力源。而后，隨著二十世紀(jì)電力的發(fā)明和發(fā)電機(jī)的發(fā)展，電動(dòng)機(jī)逐漸取代了蒸汽機(jī)，成為驅(qū)動(dòng)各類機(jī)械的基本動(dòng)力。內(nèi)燃機(jī)的產(chǎn)生最早是用來驅(qū)動(dòng)無法實(shí)現(xiàn)電力供應(yīng)的陸用機(jī)械上，后來又先后在汽車、輪船等移動(dòng)機(jī)械上得到應(yīng)用，并于二十世紀(jì)中期在鐵路上得到應(yīng)用。內(nèi)燃機(jī)等動(dòng)力機(jī)械的發(fā)明和推廣促進(jìn)了之后的航天器、飛機(jī)等設(shè)備設(shè)施的成功誕生。

2動(dòng)力機(jī)械的分類

從能量轉(zhuǎn)換來源來看，動(dòng)力機(jī)械可以分為熱力發(fā)動(dòng)機(jī)、水力機(jī)械和風(fēng)力機(jī)械三類。其中的熱力發(fā)動(dòng)機(jī)是適用范圍最廣的動(dòng)力機(jī)械。

2.1熱力發(fā)動(dòng)機(jī)

人們生活中最常見的動(dòng)力機(jī)械就是熱力發(fā)動(dòng)機(jī)。它的適用范圍非常廣泛，包括內(nèi)燃機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)、蒸汽機(jī)、熱氣機(jī)、汽輪機(jī)、噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)等，而其中的內(nèi)燃機(jī)又包括煤氣機(jī)、柴油機(jī)、汽油機(jī)等。在日常生活中及工農(nóng)業(yè)、交通運(yùn)輸業(yè)、資源開采業(yè)、軍事工業(yè)等行業(yè)中，最為廣泛應(yīng)用的便是內(nèi)燃機(jī)。工農(nóng)業(yè)中的土方機(jī)械、灌溉機(jī)械，交通運(yùn)輸業(yè)中的汽車輪船、牽引機(jī)車，資源開采業(yè)中的搬運(yùn)機(jī)械、開采機(jī)械，軍事工業(yè)中的坦克設(shè)備、裝載設(shè)備等，均是以內(nèi)燃機(jī)為主要?jiǎng)恿Φ?。蒸汽機(jī)是將蒸汽中的熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的裝置。在實(shí)際使用時(shí)，由于其工作效率較低，使用范圍已經(jīng)較為狹窄，已被大多是地區(qū)淘汰。汽輪機(jī)是大型船舶和大型發(fā)電機(jī)組的主要?jiǎng)恿ρb置，其體積較大，一般都用在較大型設(shè)備上，具有效率高、穩(wěn)定性好的特點(diǎn)。熱氣機(jī)是以空氣、氫和氦等作為工質(zhì)、按回?zé)衢]式熱力循環(huán)，進(jìn)行周期性的壓縮和膨脹而作功的熱力發(fā)動(dòng)機(jī)，也被稱作外燃機(jī)，在燃燒時(shí)可以使用的燃料種類很多，還具有排污少、振動(dòng)小、噪聲低的特點(diǎn)，但是設(shè)置成本高，技術(shù)難度和體積較大。

2.2水力機(jī)械

已經(jīng)開發(fā)的水利機(jī)械包括水輪機(jī)、水磨、水車等。二十世紀(jì)以來，考慮到水電站取用不竭、無污染、費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)，我國對(duì)水輪機(jī)發(fā)電的利用也越來越多。但是興建水利設(shè)施如水壩、水庫等對(duì)環(huán)境和地質(zhì)的影響目前尚未有明確的定論，加之水力結(jié)構(gòu)的建設(shè)時(shí)間長、初期投資大，因此當(dāng)前對(duì)水力資源的開發(fā)和應(yīng)用還比較有限，據(jù)悉我國蘊(yùn)藏的水能大約在680兆瓦，居世界首位，在未來還有很大的開發(fā)利用空間。

2.3風(fēng)力機(jī)械

已經(jīng)開發(fā)的風(fēng)力機(jī)械有風(fēng)帆、風(fēng)車（風(fēng)力機(jī)）、風(fēng)磨等。二十世紀(jì)出現(xiàn)了直接應(yīng)用風(fēng)力的發(fā)電裝置，但受到自然風(fēng)區(qū)分布的限制，因?yàn)橐话阏J(rèn)為風(fēng)速大于4米/秒才有利用價(jià)值。據(jù)估計(jì)，地球上蘊(yùn)有風(fēng)能約達(dá)10萬億千瓦，已經(jīng)利用的不及百分之一，對(duì)風(fēng)能的開發(fā)開發(fā)還有很大的前景。

3動(dòng)力機(jī)械未來發(fā)展趨勢(shì)

從筆者多年的研究和應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)來看，動(dòng)力機(jī)械的發(fā)展趨勢(shì)主要有兩個(gè)方向，一是發(fā)展高精度、高效率的機(jī)械工藝，二是注重新能源形式的開發(fā)。隨著傳統(tǒng)動(dòng)力機(jī)械在噪聲、廢棄物排放等方面對(duì)民眾的影響日益嚴(yán)重，越來越多的人正在傾向于在發(fā)展新能源方向努力。

動(dòng)力機(jī)械制造工藝提升方面，可以從大力拓展計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用、努力提升機(jī)械的自動(dòng)化水平、充分提升工藝先進(jìn)性三個(gè)方面努力。國內(nèi)外動(dòng)力機(jī)械發(fā)展的趨勢(shì)中，最主要的是生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)、高效的精密化、輕量化鑄造毛坯，采用高韌性、高強(qiáng)度的設(shè)計(jì)材料，減少斷面尺寸和產(chǎn)品壁厚，通過復(fù)砂造型和殼形鑄造生產(chǎn)出高質(zhì)量毛坯，減少對(duì)毛坯的余量加工。提升砂處理、清潔處理、自動(dòng)控制、故障診斷、精確配料、打磨切割等一系列的技術(shù)水平。

使用新能源方面，可以將太陽能的使用作為動(dòng)力機(jī)械未來發(fā)展的重點(diǎn)。太陽能以其成本低廉、使用便捷、獲取容易、可再生性好、無污染等優(yōu)點(diǎn)被許多國家高度重視。目前太陽能動(dòng)力機(jī)械已經(jīng)在交通運(yùn)輸領(lǐng)域得到了成功的運(yùn)用，很多汽車已經(jīng)開發(fā)出了太陽能動(dòng)力技術(shù)，為汽車供應(yīng)充足能量的同時(shí)實(shí)現(xiàn)零廢棄物排放，對(duì)生態(tài)環(huán)境的保護(hù)和汽車工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展發(fā)揮出重要的作用。

4總結(jié)

動(dòng)力機(jī)械包含的種類非常豐富，其適用范圍也相當(dāng)廣泛，因此它在國民生產(chǎn)生活中的地位相當(dāng)重要。動(dòng)力機(jī)械及其配件制造是汽車、摩托車、船舶制造、工業(yè)機(jī)械以及農(nóng)機(jī)等行業(yè)的配套產(chǎn)品，其產(chǎn)品性能必須滿足下游行業(yè)的需要，同時(shí)這些行業(yè)的運(yùn)行狀況及景氣程度將直接影響動(dòng)力機(jī)械及配件產(chǎn)品的市場需求。相信在業(yè)內(nèi)的不斷研究和探索下，動(dòng)力機(jī)械在未來高效、綠色的發(fā)展道路上會(huì)走的更遠(yuǎn)。

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