ПАРОВА́Я МАШИ́НА

Устройство паровой машины одиночного действия: 1 – поршень; 2 – шток; 3 – ползун; 4 – шатун; 5 – кривошип; 6 – главный вал; 7 – маховик; 8 – центробежный регулятор; 9 – золотник.

ПАРОВА́Я МАШИ́НА, те­п­ло­вой дви­га­тель, в ко­то­ром по­тен­ци­аль­ная энер­гия па­ра, по­сту­паю­ще­го из па­ро­во­го кот­ла, пре­об­ра­зу­ет­ся в ме­ха­нич. ра­бо­ту воз­врат­но-по­сту­пат. дви­же­ния поршня. Ра­бо­чий про­цесс П. м. обу­слов­лен пе­рио­дич. из­ме­не­ния­ми дав­ле­ния па­ра в ци­лин­д­ре (пар, по­сту­паю­щий в ци­линдр П. м., рас­ши­ря­ет­ся и пе­ре­ме­ща­ет пор­шень). Воз­врат­но-по­сту­пат. дви­же­ние порш­ня пре­об­ра­зу­ет­ся с по­мо­щью кри­во­шип­но­го ме­ха­низ­ма во вра­щат. дви­же­ние ва­ла (рис.). В П. м. двой­но­го дей­ст­вия (по­вы­ша­ет ско­рость ра­бо­ты, улуч­ша­ет плав­ность хо­да) пар, с по­мо­щью си­сте­мы па­ро­рас­пре­де­ле­ния, по­оче­рёд­но по­да­ёт­ся по обе сто­ро­ны ци­ли­нд­ра, от­ра­бо­тан­ный пар с дру­гой сто­ро­ны вы­хо­дит в ат­мо­сфе­ру или в кон­ден­сат. Для сни­же­ния те­п­ло­вых по­терь ци­линдр П. м. ок­ру­жа­ет­ся па­ро­вой ру­баш­кой (ка­ме­ра для под­дер­жа­ния при­мер­но по­сто­ян­ной темп-ры сте­нок ци­лин­д­ра).

П. м. раз­де­ля­ют­ся по на­зна­че­нию – на ста­цио­нар­ные, не­ста­цио­нар­ные (пе­ре­движ­ные и транс­порт­ные); по ис­поль­зуе­мо­му па­ру – низ­ко­го дав­ле­ния (до 1,2 МПа), ср. дав­ле­ния (до 6 МПа), вы­со­ко­го дав­ле­ния (св. 6 МПа); по чис­лу обо­ро­тов ва­ла – ти­хо­ход­ные (до 50 об/мин), бы­ст­ро­ход­ные (до 1000 об/мин); по дав­ле­нию вы­пус­кае­мо­го па­ра – кон­ден­са­ци­он­ные (дав­ле­ние в кон­ден­са­то­ре 0,01–0,02 МПа), вы­хлоп­ные (дав­ле­ние 0,11–0,12 МПа), те­п­ло­фи­кац. с от­бо­ром па­ра на на­гре­ват. це­ли или для па­ро­вых тур­бин (дав­ле­ни­ем от 0,12 МПа до 6 МПа) в за­ви­си­мо­сти от на­зна­че­ния от­бо­ра (напр., ото­пле­ние, ре­ге­не­ра­ция, тех­но­ло­гич. про­цес­сы); по рас­по­ло­же­нию ци­лин­д­ров – го­ри­зон­таль­ные, на­клон­ные, вер­ти­каль­ные; по чис­лу ци­лин­д­ров – од­но­ци­лин­д­ро­вые, мно­го­ци­лин­д­ро­вые, сдво­ен­ные, стро­ен­ные и др., в ко­то­рых ка­ж­дый ци­линдр пи­та­ет­ся пер­вич­ным па­ром од­них и тех же па­ра­мет­ров (вклю­че­ны па­рал­лель­но). Раз­ли­ча­ют П. м. мно­го­крат­но­го рас­ши­ре­ния, в ко­то­рых пар по­сле­до­ва­тель­но рас­ши­ря­ет­ся в 2, 3, 4 ци­лин­д­рах воз­рас­таю­ще­го объ­ё­ма, пе­ре­хо­дя из ци­лин­д­ра в ци­линдр че­рез т. н. ре­си­ве­ры (кол­лек­то­ры). Осо­бую груп­пу со­став­ля­ют пря­мо­точ­ные П. м., в ко­то­рых вы­пуск па­ра из по­лос­ти ци­лин­д­ра осу­ще­ст­в­ля­ет­ся кром­кой порш­ня (че­рез до­пол­нит. ок­но, от­кры­ваю­щее­ся порш­нем в кон­це ка­ж­дой фа­зы, че­рез ко­то­рое пар по­ки­да­ет ци­линдр), что по­вы­ша­ет эф­фек­тив­ность ма­ши­ны.

Пер­вое из­вест­ное уст­рой­ст­во, при­во­ди­мое в дви­же­ние па­ром (эо­ли­пил), бы­ло опи­са­но Ге­ро­ном Алек­сан­д­рий­ским. Пер­вые опы­ты с па­ром в ка­че­ст­ве сред­ст­ва для при­во­да про­во­ди­лись ещё в 17 в. В 1680 Д. Па­пен изо­брёл па­ро­вой ко­тёл, в 1698 Т. Се­ве­ри изо­брёл П. м. для от­кач­ки во­ды из шахт (па­ро­вой на­гне­та­тель­но-вса­сы­ваю­щий на­сос). В 1707 на­сос Се­ве­ри был вы­писан Пет­ром I и ус­та­нов­лен в Лет­нем са­ду в С.-Пе­тер­бур­ге для по­да­чи во­ды в фон­тан.

Со­вер­шен­ст­во­ва­ние и ин­тен­сив­ное ис­поль­зо­ва­ние П. м. на­ча­лось с 18 в., ко­гда осн. не­дос­та­ток гид­ро­си­ло­вых ус­та­но­вок (за­ви­си­мость от ме­ст­ных ус­ло­вий) стал пре­пят­ст­во­вать раз­ви­тию ме­тал­лур­гич. пред­при­ятий, вне­дре­нию в про­из-во пря­диль­ных, ткац­ких ма­шин и др. В 1712 Т. Нью­ко­мен изо­брёл П. м. для при­во­да шахт­ных на­со­сов. В Рос­сии П. м. Нью­ко­ме­на бы­ла ус­та­нов­ле­на в 1772 в Крон­штад­те для от­кач­ки во­ды из до­ка. Пер­вая в Рос­сии П. м. по­строе­на И. И. Пол­зу­но­вым в 1764–66 для при­во­да воз­ду­хо­дув­ных ме­хов пла­виль­ных пе­чей. Пер­вая П. м. как уни­вер­саль­ный дви­га­тель впер­вые соз­да­на Дж. Уат­том в 1774–84. В Рос­сии П. м. Уат­та впер­вые ста­ли из­го­тов­лять под рук. К. К. Гас­кой­на на Алек­сан­д­ров­ской ма­ну­фак­ту­ре в 1805; од­на из ма­шин мощ­но­стью 60 л. с. (44,1 кВт) в 1820 бы­ла по­став­ле­на на С.-Пе­терб. мо­нет­ный двор. На­чи­ная с 1820 Е. А. и М. Е. Че­ре­па­но­вы по­строи­ли ок. 20 П. м. мощ­но­стью от 2 до 60 л. с. (от 1,47 до 44,1 кВт). П. м. ис­поль­зо­ва­лись как при­вод­ной дви­га­тель в на­сос­ных стан­ци­ях, па­ро­во­зах, па­ро­хо­дах, па­ро­вых ав­то­мо­би­лях и др. транс­порт­ных сред­ст­вах.

П. м. уже ко 2-й пол. 19 в. дос­тиг­ла вы­со­кой сте­пе­ни со­вер­шен­ст­ва. За 100 лет раз­ви­тия мощ­ность П. м. по­вы­си­лась от 5–10 л. с. (3,68–7,35 кВт) до 20000 л. с. (14,7 МВт); дав­ле­ние по­да­вае­мо­го па­ра от 0,01 МПа до 12 МПа; темп-ра па­ра от 100 до 400 °C; чис­ло обо­ро­тов от 20–30 до 1000 об/мин.

Од­на­ко в сер. 20 в. П. м. бы­ли вы­тес­не­ны дви­га­те­ля­ми внутр. сго­ра­ния, па­ро­вы­ми тур­би­на­ми, кпд ко­то­рых вы­ше. В сво­ём раз­ви­тии П. м. спо­соб­ст­во­ва­ли по­яв­ле­нию но­вых об­лас­тей зна­ния; со­здан­ные на ос­но­ве про­из­водств. опы­та П. м. по­ста­ви­ли пе­ред учё­ны­ми ряд во­про­сов, раз­ре­ше­ние ко­то­рых соз­да­ло но­вую нау­ку – тех­нич. тер­мо­ди­на­ми­ку.