Серводвигатель или шаговый электродвигатель? что лучше выбрать?

По суше[править | править код]

Пневмокатковый движитель
Роторно-фрезерный движитель — вариант колёсного движителя, в котором используются роторы-фрезы в сочетании с поддерживающими лыжами.

Гусеничный движитель — гусеничные трактора, танки, некоторые типы вездеходов.
Полугусеничный движитель, в котором одновременно используются и колёса, и гусеницы.
Лыжно-гусеничный движитель, в котором одновременно используются гусеницы и лыжи. Основной тип движителя снегоходов.
Шнек — шнеко-роторные машины, некоторые типы вездеходов (шнекороторный вездеход).
Конечности — у шагающих механизмов: андроиды, шагоходы, экзоскелеты, шагающие экскаваторы.
Маглев (электромагнитное поле) — поезда

Квазитурбинный двигатель

Квазидвигатель представляет собой модифицированный двигатель, основанный на роторном силовом агрегате. Если в обычном роторном двигателе задействованы три лопасти, то квазидвигатель использует цепной ротор, состоящий из четырех частей. Это беспоршневой роторный мотор с ромбовидным ротором. Преимущество двигателя: это новый тип двигателя небольшого размера, с высокой мощностью, высоким крутящим моментом, который может работать на множестве источников энергии.

В настоящий момент квазидвигатель не используется ни на одном автомобиле, поэтому невозможно проверить, подходит ли он для замены обычных поршневых двигателей внутреннего сгорания или в качестве лучшей альтернативы обычным роторным моторам. Квазидвигатель все еще находится в стадии создания прототипа.

Преимущества и недостатки рядных 6-цилиндровых моторов

В 21 веке популярность шестицилиндровых рядных моторов начала стремительно падать. Они фактически вымерли, поскольку появились более эффективные и производительные V-образные аналоги. Отсюда у многих возникает закономерный вопрос, касающийся того, чем отличаются между собой эти ДВС, и действительно ли у рядного мотора нет шансов против V-образного двигателя.

Рядный 6-цилиндровый мотор

Каждый из вас уже понял, что основное отличие заключается в расположении цилиндров. В случае с рядными (R) они располагаются в одну линию (In Line) или ряд, а при V-компоновке стоят друг напротив друга, внешне создавая букву V.

Не стоит делать поспешные выводы, сразу делая V моторы очевидными фаворитами в этом противостоянии. Стоит взглянуть на основные достоинства, а также перечислить недостатки каждого из двигателей.

К сильным сторонам рядных ДВС специалисты относят следующие моменты:

В случае с рядной компоновкой получается достаточно простая и надёжная конструкция. Это не зависит от числа цилиндров.
Изготовление блока более простое, здесь не требуется второй комплект ГБЦ и распределительных валов, чего не скажешь о V-образных конкурентах.
Вместо того, чтобы применять 4 коротких распредвала, в рядных шестёрках используют 2 длинных вала.
Рядники проще в ремонте и обслуживании, поскольку доступ к основным узлам, таким как свечи зажигания или высоковольтные провода лёгкий и открытый.
С рядными моторами любят работать практически все автомеханики, поскольку никаких существенных сложностей с их ремонтом или плановым обслуживанием нет.
Одним из ключевых достоинств справедливо считается балансировка ДВС.

Уравновешивание происходит за счёт правильного рабочего цикла. Фактически балансировка достигается возвратно-поступательными движениями поршней. Это не требует сложных дополнительных решений. Рядные ДВС плавно набирают обороты, не вызывают сильных вибраций.

Но не всё так идеально, как может показаться на первый взгляд после изучения преимуществ. В действительности работа и конструкция рядного двигателя имеет ряд причин, из-за которых популярность такого движка резко снизилась с появлением более современных V6.

Одной из главных проблем считается размещение. Большое число цилиндров не позволяет разместить их в один ряд в подкапотном пространстве многих автомобилей.
При поперечном размещении рядника не остаётся пространства для приводов и трансмиссии, без которых не обойтись в автомобилях с передним приводом.
Такие ДВС не могут похвастаться универсальностью, из-за чего автопроизводители от них отказываются. Куда выгоднее сделать V6, который можно разместить под капотом нескольких моделей.
Слабой стороной считается жёсткость длинного рядника. Коленвалы и распредвалы длинные, из-за чего они могут прогибаться при вращении.
Жёсткость блока цилиндров у рядных ДВС уступает V6.
Рядные шестёрки плохо влияют на центр тяжести транспортного средства из-за своего более высокого расположения.

Но пока всё равно нельзя однозначно заявлять о том, какой двигатель в итоге лучше, сравнивая между собой рядный и V-образный силовой агрегат.

Важность высокого крутящего момента

Покупателю автомобиля необходимо не только подобрать комплектацию, но и учитывать показатели крутящего момента двигателя. У бензиновых машин такой крутящий момент находится на высоких оборотах мотора, соответственно получить уже с самого низа необходимую тягу будет невозможно. Это означает, что при спокойной размеренной езде, нажав на педаль газа, получить быстрое ускорение будет невозможно. Несколько секунд мотор потратит только на то, чтобы раскрутить коленвал до нужных оборотов, и лишь после этого автомобиль начнет активно разгоняться.

Тогда как дизельный автомобиль, имеющий аналогичные показатели мощности лошадиных сил, но максимум крутящего момента которого достигается буквально на полутора тысячах оборотов в минуту, сможет разгоняться до сотни с места на несколько секунд быстрее. В подобном случае максимум динамики водитель получает уже с самого низа, буквально сразу же нажав на педаль газа. Подобные отличные характеристики динамичности достигаются даже с учетом того факта, что дизельные двигатели будут несколько тяжелее компактных и аналогичных по объему бензиновых агрегатов.

Подведём итоги

Выбирая новую машину, часто потенциальные автовладельцы обращают внимание на её комплектацию, объем двигателя и мощность в лошадиных силах. Однако динамика автомобиля будет в первую очередь зависеть не от лошадиных сил, а от показателя крутящего момента

Именно от этого параметра зависит, как быстро машина будет разгоняться. В подобном случае предпочтительнее будут дизельные двигатели, у которых из-за особенностей конструкции максимум крутящего момента достигается на самых низких оборотах, соответственно вся тяга и мощность водителю доступны практически с холостых оборотов.

Двигатель

Толковый словарь Ожегова выделяет два значения этого термина. Первое — машина, превращающая какой-либо вид энергии в механическую работу. Второе (переносное) — сила, способствующая росту, развитию в какой-либо области.
В словаре Ушакова можно найти еще одно, толкование: машина, приводящая что-нибудь в движение.
В других словарях двигатель называется механизмом, агрегатом, силовой машиной, энергосиловой машиной, устройством, но смысл один – преобразование какой-нибудь энергии в механическую энергию или работу.

Слово произошло от глагола «двигать», в современном значении стало употребляться в конце ХVIII века, имеет схожие корни в других восточноевропейских языках. Слово «двигать» отмечается в различных письменных источниках, начиная XI века.

Термин двигатель более распространен в технической литературе. Он охватывает широкую группу понятий, в том числе самые древние и экзотические устройства для приведения в движение чего-либо. Этим словом можно назвать приспособление для движения парусного судна (ветродвигатель), гиревой привод часов-ходиков (гравитационный) или двигатель космической ракеты (реактивный).

Принцип действия сервопривода

Управляющее устройство в соответствии с заданной программой подает напряжение на сервопривод, который соединен с порталом станка. Двигатель перемещает рабочий орган. При этом энкодер вырабатывает импульсы, поступающие на контроллер. Подсчет их числа осуществляет управляющее устройство. Количество импульсов пропорционально перемещению портала. При достижении рабочим органом заданного положения на электромотор перестает поступать напряжение. Портал фиксируется. Пока число импульсов, зафиксированных контроллером с датчика, не достигнет запрограммированной величины, двигатель будет осуществлять перемещение рабочего органа.

Шаговый сервопривод можно также настроить на поддержание постоянной частоты вращения вне зависимости от нагрузки или постоянного момента при разной скорости.

К достоинствам сервоприводов относятся точность позиционирования, динамика разгона и отсутствие снижения момента при высоких скоростях. Ограничивает применение сервопривода, как правило, достаточно большая стоимость.

Пройти тест

Неполадки двигателя

Итак, одним прекрасным утром Вы садитесь в машину, а двигатель не заводится… Что же случилось? Теперь, когда Вы знакомы с принципом работы двигателя, Вы сможете разобраться с основными проблемами, которые мешают запуску двигателя. Три наиболее частые неполадки: плохая топливная смесь, недостаточная компрессия, отсутствие искры. Помимо вышеперечисленных, могут возникнуть тысячи других проблем, но мы остановимся на «большой тройке». Основываясь на простом двигателе, который мы описывали, мы расскажем о том, как эти проблемы могут повлиять на Ваш двигатель:
Плохая топливная смесь — Данная проблема может возникнуть по нескольким причинам:

У Вас закончился бензин, поэтому в двигатель поступает только воздух без топлива.
У Вас забилось впускное отверстие воздуха, поэтому поступает только топливо.
Топливная система подает слишком много или мало топлива, в результате чего сгорание не происходит надлежащим образом.
Возможно, в топливе присутствуют примеси (например, в бензобак попала вода), которые препятствуют сгоранию.

Недостаточная компрессия — Если топливно-воздушная смесь не будет сжата надлежащим образом, процесс сгорания будет проходить неправильно. Недостаточная компрессия может быть вызвана рядом причин:

Износ поршневых колец (топливно-воздушная смесь вытекает за пределы поршня в процессе сжатия).
Недостаточное уплотнение клапана впуска или выпуска, что опять же вызывает протечку.
В цилиндре имеются повреждения.

Наиболее часто повреждение цилиндра происходит в его верхней части (на которой установлены клапаны, свеча зажигания и которая называется головка цилиндра) крепится к самому цилиндру. Обычно головка цилиндра крепится к самому цилиндру при помощи болтового соединения с использованием тонкой прокладки, которая обеспечивает качественное уплотнение.. При повреждении прокладки, между цилиндром и его головкой образуются небольшие отверстия, в результате чего происходят протечки.

Регулярное техническое обслуживание может помочь избежать ремонта
Отсутствие искры — Искра может быть слишком слабой или отсутствовать вообще по следующим причинам:

При износе свечи зажигания или ее провода может наблюдаться слабая искра.
При повреждении или обрыве провода или система, передающая искру, не функционирует надлежащим образом, искра может отсутствовать.
Если искра подается слишком рано или поздно во время цикла (т.е. если регулировка зажигания отключена), воспламенение топлива не произойдет в нужный момент, что может повлечь к различным проблемам.

Могут возникнуть и другие неполадки. Например:

Если аккумулятор разряжен, Вы также не сможете завести двигатель.
Если подшипники, которые обеспечивают свободное вращение коленвала, изношены, коленвал не сможет вращаться, в результате чего двигатель не заведется.
Если открытие/закрытие клапанов не происходит в нужный момент и не происходит вообще, воздух не сможет поступать и выходить, что будет препятствовать работе двигателя.
Если кто-то засунет картофелину Вам в выхлопную трубу, выхлоп не будет выпущен из цилиндра, поэтому двигатель не заведется.
Если у Вас закончилось масло, поршень не сможет свободно двигаться в цилиндре, в результате чего двигатель заклинит.
В исправно работающем двигателе все эти факторы находятся в допустимых пределах.

Как Вы видите, в двигателе имеется несколько систем, которые обеспечивают преобразование энергии топлива в механическую энергию. В следующих разделах мы рассмотрим различные подсистемы, которые используются в двигателях.

двигатель

ЗначениеМашина, которая приводит в движение, сила.Примеры словосочетаний• электрический двигатель,вечный двигатель

Двигатель

Согласно словарю Ожегова существует два значения этого слова: прямое и переносное.

Прямое звучит так — машина, превращающая какой-либо вид энергии в механическую работу.

Переносное — сила, которая способствует развитию или росту в какой-либо области.

Слово двигатель образовано от глагола «двигать».

Термин «двигатель» наиболее часто встречается в технической литературе. Также в литературе это слово можно встретить при обозначении даже древних устройств, предназначенных для приведения в движение что-либо.

Сходство терминов мотор и двигатель

По своей сути слова «двигатель» и «мотор» являются синонимами. Оба они обозначают устройство, которое что-либо приводит в движение. В автомобильной, промышленной и бытовой сфере эти слова обозначают одно и то же.

Приведём несколько примеров, когда эти слова взаимозаменяемы:

Несколько интересных фактов

Самые мощные и гигантские по размерам двигатели установлены на океанских судах. Они имеют мощность свыше 100000 л.с. А цилиндр имеет диаметр около 1 метра.

В английском языке также два термина для обозначения «сердца» автомобиля: «motor» и «engine» (всеми нами знакомый Check Engine). Сейчас эти слова — синонимы, но в XV веке словом engine называли орудие для пыток, ловушку, или злой умысел.

Лада 4×4 3D 1993, двигатель бензиновый 1.6 л., 73 л. с., полный привод, механическая коробка передач — своими руками

Комментарии11

Участвовать в обсуждениях могут только зарегистрированные пользователи.

А я блин даже не подумал что картеры разные, пихаю в ниву мотор от семака а он не лезет почему то… Теперь понятно. Буду снимать поддон.

Приветствую!Подскажи пожалуйста:

Если ставить двигатель 21213 на классику, крепление классики подходит на блок 21213?

Картер и маслоприёмник надо установить от классики?

Дружище, подскажи по кронштейнам. Купил движок инжекторный с классики, раньше стоял шестерошный карбюраторный. На новом кронштенов нет. Купил подушки от Нивы, форумчане пишут, что пожестче. Отсюда вопрос: какие покупать кронштейны движка от Нивы или от классики?

Отличный пост! Спасибо за инфу!

спасибо за обзорчик.у меня такая же ситуация. правда не заводил еще нивовский-если он мертвяк, то тоже буду инжекторный ставить от классики, который лежит у меня в запаснике.

ну ты прям как американец, которые сравнивают разные даже если и не слино вещи)))))

Я сравнил потому что ставлю двигатель с классики…все эти детали меняю… я не один такой.кому то пригодится тоже.а тут всё наглядно показал

Хороший обзор! Т.е заменить поддон с масло-приемником, щуп, а кронштейнкрепления двигателя придется переваривать?

Кронштейн просто тоже с нива движка поставить

Распредвал наверно тоже надо поменять

Движитель

Каждое транспортное средство имеет движитель – механизм, который сообщает ему движение, перемещает в пространстве. Для этого он использует энергию от постороннего источника. Им может быть специальный мотор или внешняя среда.

Основные виды этого устройства:

Колесо.
Гусеница.
Шнек.
Парус.
Весло.
Гребной винт.
Гребное колесо.
Водомётный движитель.
Лопастной винт.
Реактивное сопло.

Колесо – одно из самых древних и распространённых видов движителя. Оно имеется у подавляющего большинства сухопутных транспортных средств. У обычного автомобиля их четыре. Ведущие колёса получают вращение через трансмиссию от встроенного мотора. При движении они взаимодействуют с покрытием дороги. Чем лучше их сцепление с полотном трассы, тем быстрее можно разогнать машину, увеличить тягу. На бездорожье используют устройства с более высоким коэффициентом сцепления: гусеницы или шнек.

До изобретения паровых машин основным видом движителя морского транспорта был парус. Он преобразует бесплатную силу ветра в поступательное движение судна по воде. Но использовать его можно только при движении воздушных масс. В штиль такие корабли стоят или применяют другие способы для перемещения.

Изобретатели первых летательных аппаратов придумали лопастной (воздушный) винт. Лопасти этого устройства при вращении захватывают потоки воздуха и отбрасывают их назад, благодаря чему создаётся усилие по перемещению самолёта вперёд. Чем быстрее вращается винт, тем больше создаётся тяга.

У человека таким устройством будут собственные ноги. Но ситуация кардинально изменится, если он пересядет на велосипед или воспользуется каким-то видом транспорта.

Двигатель

Шаговые двигатели

Шаговые двигатели состоят из ротора с постоянными магнитами и неподвижного статора, в котором расположены обмотки. Когда ток проходит через обмотки статора, он генерирует магнитный поток, который взаимодействует с магнитным полем ротора и приводит ротор в движение. Шаговые двигатели имеют очень большое количество полюсов, обычно 50 или более. Драйвер шагового двигателя последовательно подает напряжение на каждый полюс, так что ротор вращается с определенным шагом. Из-за очень большого количества полюсов движение кажется непрерывным.

Шаговые электродвигатели имеют ряд положительных качеств. Поскольку они генерируют пошаговое движение, для них, как правило, не требуется замкнутая система регулирования, что избавляет от необходимости установки энкодера или тахогенератора, что положительно сказывается на цене установки. Большое количество полюсов позволяет им генерировать очень высокий крутящий момент при нулевой скорости. Они компактны и в целом экономичны (рисунок ниже).

С другой стороны,
шаговые электродвигатели имеют ограничения по скорости. Они обычно работают с
максимальной эффективностью всего при
1200 об / мин или ниже. Хотя они генерируют высокий крутящий момент при нулевой
скорости, крутящий момент падает при увеличении скорости (график ниже).
Например, двигатель, создающий момент 3 кгс·м при
нулевой скорости, может выдать только 1.5 кгс·м при 500 об / мин и всего 0.3 кгс·м при 1000 об / мин.

Теоретически можно
использовать редуктор для увеличения крутящего момента, но именно здесь малая
скорость шаговых двигателей становится проблемой. Добавление редуктора 10: 1 к
шаговому двигателю со скоростью 1200 об / мин может повысить крутящий момент на
порядок, но также снизит скорость до 120 об / мин. Если двигатель используется
для шарико-винтового привода или чего-либо подобного, он, вероятно, не будет
обеспечивать достаточную скорость для удовлетворения потребностей механизма.

Как правило, шаговые двигатели не изготавливаются в типоразмерах, превышающих NEMA 34, при этом большинство применений относятся к размерам двигателей NEMA 17 или NEMA 23. В результате практически невозможно найти шаговые двигатели, способные производить крутящий момент от 28 до 57 кгс·м.

На графике зеленым
показана зависимость момент шагового двигателя от скорости, красным – зависимость
максимального момент серводвигателя от скорости и синим – момент серводвигателя
от скорости.

Шаговые двигатели также имеют ограничения по производительности. Вы можете представить себе шаговый двигатель как пружинно-массовую систему. Двигатель должен преодолеть трение, чтобы начать вращение и переместить нагрузку, после чего ротор машины не контролируется. В результате команда продвижения на пять шагов может привести к повороту двигателя только на четыре шага или шесть шагов.

Однако, если система электропривода
дает команду двигателю продвинуться на 200 шагов и он сделает это за несколько
шагов, ошибка составит несколько процентов. Хотя мы используем шаговые
электродвигатели с разрешением от 25 000 до 50 000 шагов на оборот, но поскольку
двигатель представляет собой систему с пружинно-массовой нагрузкой, наш обычный
диапазон составляет от 2000 до 6000 отсчетов за оборот. Тем не менее, при этих
разрешениях даже ошибка в 200 шагов соответствует доле градуса.

Добавление энкодера позволит системе точно отслеживать движение, но не сможет преодолеть базовую физику работы электрической машины. Для приложений, требующих повышенной точности позиционирования и разрешения, серводвигатели обеспечивают лучшее решение.

Движитель

Основные виды этого устройства:

Колесо.
Гусеница.
Шнек.
Парус.
Весло.
Гребной винт.
Гребное колесо.
Водомётный движитель.
Лопастной винт.
Реактивное сопло.

Основные элементы двигателя

Ниже на рисунке показана схема расположения элементов в цилиндре. В зависимости от модели двигателя, их может быть 4, 6, 8 и даже больше. На рисунке обозначены следующие элементы: A – распределительный вал. B – крышка клапанов. C – выпускной клапан. Открывается строго в нужное время для того, чтобы отработанные газы выводились за пределы камеры сгорания. D – отверстие для выхода отработанных газов. E – головка блока цилиндра. F – пространство, заполняемое охлаждающей жидкостью. В процессе работы двигатель сильно нагревается, поэтому его необходимо остудить. Чаще всего для этого используется антифриз. G – корпус двигателя. H – маслосборник. I – поддон. J – свеча зажигания. Обеспечивает искру, необходимую для того, чтобы зажечь топливную смесь, находящуюся под давлением. K – впускной клапан. Открывается и запускает в камеру сгорания воздушно-топливную смесь. L – отверстие для впуска топливной смеси. M – сам поршень. Движется вверх-вниз в результате детонации топливной смеси, передавая механическую нагрузку на коленчатый вал. O – шатун. Соединительный элемент поршня и коленчатого вала. P – коленвал. Вращается в результате движения поршней. Передает усилия на колеса через трансмиссию автомобиля. Все эти элементы принимают участие в четырехтактном цикле.

Выводы

Таким образом асинхронные двигатели заняли прочную нишу в современной индустрии, предлагая множество преимуществ при сравнительно низкой стоимости покупки и обслуживания. Однако стоит отметить, что в большинстве систем используются в первую очередь универсальные трёхфазные моторы, которые при этом могут свободно конвертироваться в однофазные при определённых параметрах системы.

Двухфазные двигатели же имеют свою собственную нишу, которую они делят вместе с пятифазными. Обладая иными параметрами и особенностями системы, они находят своё применение в автоматических устройствах, таких как компенсационные или мостовые системы. Кроме того, благодаря возможности регулировать ряд ключевых параметров, такие моторы имеют простое управление и будут меньше греться. Например, можно изменять вращающий момент и частоты вращения через фазы напряжения двух обмоток. А умельцы изготавливают такие моторы из автомобильного генератора.