動力機械及其未來發展趨勢

郭賀洋　李瓊

摘 要：本文的研究中，從動力機械的概念和地位著手，對動力機械的分類進行了闡述，重點介紹了其風力機械、水力機械和熱力機械三大分類，針對熱動力機械重點介紹了較為常見的蒸汽機，汽輪機，內燃機三種熱力發動機及太陽能發動機，之后對動力機械未來發展趨勢進行了展望，以期能夠對動力機械當前的發展情況進行總結，對其未來發展方向和發展趨勢進行總結。

關鍵字：動力機械；風力機械；水力機械；熱力機械；發展趨勢

動力機械是我們日常生活中與人民生活息息相關的機械設備，對動力機械的研究和分析具有非常重大的理論意義和非常現實的實踐價值。

1動力機械概念及其地位

動力機械是將自然界中的其他能量通過機械作用轉換為機械能而產生動力作功的機械裝置。在人類的發展歷史中，動力機械不斷的改變著人類的生活。從十七世紀后期到十八世紀初之間，隨著人們對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狀，大氣式蒸汽機隨之產生，這便是最早的動力機械。而后，隨著具備分開凝汽器功能的蒸汽機發明，燃料消耗率顯著降低。當回轉動力蒸汽機發明后，其應用范圍大幅度擴大。蒸汽機的發明促進了工業和鐵路的發展，也使得機械動力化邁出了一大步，幾乎壟斷了十九世紀的動力源。而后，隨著二十世紀電力的發明和發電機的發展，電動機逐漸取代了蒸汽機，成為驅動各類機械的基本動力。內燃機的產生最早是用來驅動無法實現電力供應的陸用機械上，后來又先后在汽車、輪船等移動機械上得到應用，并于二十世紀中期在鐵路上得到應用。內燃機等動力機械的發明和推廣促進了之后的航天器、飛機等設備設施的成功誕生。

2動力機械的分類

從能量轉換來源來看，動力機械可以分為熱力發動機、水力機械和風力機械三類。其中的熱力發動機是適用范圍最廣的動力機械。

2.1熱力發動機

人們生活中最常見的動力機械就是熱力發動機。它的適用范圍非常廣泛，包括內燃機、燃氣輪機、蒸汽機、熱氣機、汽輪機、噴氣發動機等，而其中的內燃機又包括煤氣機、柴油機、汽油機等。在日常生活中及工農業、交通運輸業、資源開采業、軍事工業等行業中，最為廣泛應用的便是內燃機。工農業中的土方機械、灌溉機械，交通運輸業中的汽車輪船、牽引機車，資源開采業中的搬運機械、開采機械，軍事工業中的坦克設備、裝載設備等，均是以內燃機為主要動力的。蒸汽機是將蒸汽中的熱能轉化為機械能的裝置。在實際使用時，由于其工作效率較低，使用范圍已經較為狹窄，已被大多是地區淘汰。汽輪機是大型船舶和大型發電機組的主要動力裝置，其體積較大，一般都用在較大型設備上，具有效率高、穩定性好的特點。熱氣機是以空氣、氫和氦等作為工質、按回熱閉式熱力循環，進行周期性的壓縮和膨脹而作功的熱力發動機，也被稱作外燃機，在燃燒時可以使用的燃料種類很多，還具有排污少、振動小、噪聲低的特點，但是設置成本高，技術難度和體積較大。

2.2水力機械

已經開發的水利機械包括水輪機、水磨、水車等。二十世紀以來，考慮到水電站取用不竭、無污染、費用低等優點，我國對水輪機發電的利用也越來越多。但是興建水利設施如水壩、水庫等對環境和地質的影響目前尚未有明確的定論，加之水力結構的建設時間長、初期投資大，因此當前對水力資源的開發和應用還比較有限，據悉我國蘊藏的水能大約在680兆瓦，居世界首位，在未來還有很大的開發利用空間。

2.3風力機械

已經開發的風力機械有風帆、風車（風力機）、風磨等。二十世紀出現了直接應用風力的發電裝置，但受到自然風區分布的限制，因為一般認為風速大于4米/秒才有利用價值。據估計，地球上蘊有風能約達10萬億千瓦，已經利用的不及百分之一，對風能的開發開發還有很大的前景。

3動力機械未來發展趨勢

從筆者多年的研究和應用經驗來看，動力機械的發展趨勢主要有兩個方向，一是發展高精度、高效率的機械工藝，二是注重新能源形式的開發。隨著傳統動力機械在噪聲、廢棄物排放等方面對民眾的影響日益嚴重，越來越多的人正在傾向于在發展新能源方向努力。

動力機械制造工藝提升方面，可以從大力拓展計算機技術的應用、努力提升機械的自動化水平、充分提升工藝先進性三個方面努力。國內外動力機械發展的趨勢中，最主要的是生產出優質、高效的精密化、輕量化鑄造毛坯，采用高韌性、高強度的設計材料，減少斷面尺寸和產品壁厚，通過復砂造型和殼形鑄造生產出高質量毛坯，減少對毛坯的余量加工。提升砂處理、清潔處理、自動控制、故障診斷、精確配料、打磨切割等一系列的技術水平。

使用新能源方面，可以將太陽能的使用作為動力機械未來發展的重點。太陽能以其成本低廉、使用便捷、獲取容易、可再生性好、無污染等優點被許多國家高度重視。目前太陽能動力機械已經在交通運輸領域得到了成功的運用，很多汽車已經開發出了太陽能動力技術，為汽車供應充足能量的同時實現零廢棄物排放，對生態環境的保護和汽車工業的可持續發展發揮出重要的作用。

4總結

動力機械包含的種類非常豐富，其適用范圍也相當廣泛，因此它在國民生產生活中的地位相當重要。動力機械及其配件制造是汽車、摩托車、船舶制造、工業機械以及農機等行業的配套產品，其產品性能必須滿足下游行業的需要，同時這些行業的運行狀況及景氣程度將直接影響動力機械及配件產品的市場需求。相信在業內的不斷研究和探索下，動力機械在未來高效、綠色的發展道路上會走的更遠。

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