تعريف المحرك وأنواعه
المحرك (بالإنجليزية: motor) هو جهاز يقوم بتحويل مصادر الطاقة المختلفة، سواء كانت طبيعية أو صناعية، إلى حركة ميكانيكية، يمكن أن تكون هذه الحركة دوراناً أو حركة خطية أو أي شكل آخر يفيد البشرية. تتباين كيفية عمل المحركات بين نوع وآخر، مما يجعلها تصنف إلى عدة فئات بناءً على مصدر الطاقة المستخدم فيها. ومن بين الأنواع الأكثر شيوعًا نجد المحركات الكهربائية، ومحركات الاحتراق الداخلي، والمحركات البخارية.
محرك الاحتراق الداخلي
<pيعتمد محرك الاحتراق الداخلي (بالإنجليزية: Internal Combustion Engine) على مبدأ احتراق الوقود داخل غرفة مخصصة تُعرف بغرفة الاحتراق، وذلك لإنتاج الطاقة الحركية. يعتبر هذا النوع من المحركات شائع الاستخدام في العديد من التطبيقات اليومية، مثل محركات السيارات التي تعمل بالبنزين أو الديزل، ومحركات المروحيات، ومحركات جزازات العشب وغيرها.
أجزاء محرك الاحتراق الداخلي الثابتة
ينقسم محرك الاحتراق الداخلي إلى مجموعة من المكونات الثابتة الرئيسية، منها:
- كتلة الأسطوانة: (بالإنجليزية: Cylinder Block) تعد العنصر الرئيسي في المحرك، حيث يُحرق الوقود داخلها ويتحكم المكبس بضغط العادم الناتج. تصنع عادةً من الحديد الزهر عالي الجودة بطريقة الصب ليتكون من قطعة واحدة، نظراً لتحملها للضغط والحرارة العالية.
- غطاء رأس الأسطوانة: يُستعمل لتغطية الجزء العلوي من اسطوانة المحرك، مما يحول دون تسرب الغازات.
- الولاعة: (بالإنجليزية: Spark Plug) تُستخدم لإحداث شرارة داخل غرفة الاحتراق لبدء عملية احتراق الوقود مع الهواء المضغوط.
- علبة المرفق: (بالإنجليزية: Crankcase) تعتبر الهيكل الأساسي للمحرك، حيث يتم تثبيت الأسطوانة والعمود المرفقي والمكبس، كما تحتوي على زيت لتبريد المحرك.
- حاقن الوقود: (بالإنجليزية: Injector) يقوم برش الوقود داخل غرفة الاحتراق تحت ضغط مرتفع، مما يساعد في مزج الوقود مع الهواء بشكل أكثر كفاءة.
أجزاء محرك الاحتراق الداخلي المتحركة
تشمل الأجزاء المتحركة في محرك الاحتراق الداخلي العناصر التي تتحرك أثناء عمل المحرك، ومن أبرزها:
- المكبس: (بالإنجليزية: Piston) يُركب داخل الأسطوانة بحيث ينزلق بسهولة لنقل الطاقة عبر قضيب التوصيل، ويجب أن يكون خفيفاً وقوياً، لذلك يُصنع عادةً من سبائك الألومنيوم أو الحديد الزهر.
- قضيب التوصيل: ينقل الطاقة من المكبس إلى العمود المرفقي، محولًا الحركة الترددية للمكبس إلى حركة دورانية، مصنوع من فولاذ النيكل والكروم وفاناديوم، مما يجعله مقاومًا للحرارة.
- العمود المرفق: (بالإنجليزية: Crankshaft) يستقبل الحركة من قضيب التوصيل ويحولها إلى حركة دورانية، ويعتمد تصميمه على عدد الأسطوانات وترتيبها.
- الصمامات: تحتوي كل أسطوانة داخل المحرك على صمامين، الأول لتنظيم دخول الوقود والهواء، والثاني لخروج الغازات الناتجة عن الاحتراق.
- محامل المحرك: تُستخدم لتقليل الاحتكاك بين الأجزاء المتحركة، مثل قضيب التوصيل والمكبس والعمود المرفقي.
المحرك البخاري
تعتبر المحركات البخارية (بالإنجليزية: Steam Engine) من الأنظمة التي تعتمد على البخار كمصدر أساسي للحركة. يتألف هذا المحرك عادةً من مكبس يتحرك داخل أسطوانة نتيجة ضغط البخار. يُصنف كنوع من محركات الاحتراق الخارجي، حيث يتم تسخين الماء حتى يتبخر من خلال غرفة خارجية تُحرق فيها الوقود أو تستخدم مصادر طاقة أخرى، ويتم بعد ذلك توصيل البخار المضغوط إلى غرفة محرك بخاري لتحويله إلى طاقة ميكانيكية.
أجزاء المحرك البخاري
تشمل مكونات المحرك البخاري ما يلي:
- الإطار: (بالإنجليزية: Frame) يشكل قاعدة المحرك التي يتم تثبيت جميع المكونات الثابتة والمتحركة عليها.
- الأسطوانة: (بالإنجليزية: Cylinder) عبارة عن وعاء مجوف مصنوع من الحديد الزهر يتحرك داخلها المكبس بفعل البخار المضغوط.
- صندوق البخار: الجزء الذي يزود الأسطوانة بالبخار عن طريق صمامات منزلقة.
- صندوق الحشوة: يمنع تسرب البخار من المكبس.
- حبل التوصيل: يحول الحركة الترددية للمكبس إلى حركة دورانية.
- العمود المرفق: مصنوع من الفولاذ الطري، حيث يستقبل الحركة الدورانية من حبل التوصيل ويكون مثبتاً على محامل خاصة.
المحرك الكهربائي
يعتبر المحرك الكهربائي (بالإنجليزية: Electric Motor) من الأنظمة الكهروميكانيكية التي تقوم بتحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة ميكانيكية، ويعود ذلك إلى تفاعل المجال المغناطيسي مع المجال الكهربائي لإنتاج حركة دورانية.
أجزاء المحرك الكهربائي
يتألف المحرك الكهربائي من عدة عناصر رئيسية:
- الجزء الثابت: (بالإنجليزية: Stator) يتكون من مغناطيس دائم وشرائح معدنية رقيقة لتقليل فقد الطاقة.
- الجزء الدوار: (بالإنجليزية: Rotor) هو العنصر المتحرك الذي يتصل بعمود الدوران ويرتبط بالجزء الثابت عبر الموصلات التي تولد الطاقة، مما يؤدي إلى توليد حركة دورانية.
- فجوة هوائية: (بالإنجليزية: Air Gap) هي المسافة المحسوبة بين الجزء الدوار والجزء الثابت لضمان إنتاج طاقة كافية.
- اللفات: (بالإنجليزية: Windings) مجموعة من الأسلاك الرفيعة الملتفة حول الجزء الثابت لضمان إنتاج قطبين مغناطيسيين.
- عاكس التيار: (بالإنجليزية: Commutator) يعمل على التحكم في نوع التيار الداخل إلى المحرك، سواء كان تياراً متردداً أو تياراً مستمراً.
