动力机械及其未来发展趋势

郭贺洋　李琼

摘 要：本文的研究中，从动力机械的概念和地位着手，对动力机械的分类进行了阐述，重点介绍了其风力机械、水力机械和热力机械三大分类，针对热动力机械重点介绍了较为常见的蒸汽机，汽轮机，内燃机三种热力发动机及太阳能发动机，之后对动力机械未来发展趋势进行了展望，以期能够对动力机械当前的发展情况进行总结，对其未来发展方向和发展趋势进行总结。

关键字：动力机械；风力机械；水力机械；热力机械；发展趋势

动力机械是我们日常生活中与人民生活息息相关的机械设备，对动力机械的研究和分析具有非常重大的理论意义和非常现实的实践价值。

1动力机械概念及其地位

动力机械是将自然界中的其他能量通过机械作用转换为机械能而产生动力作功的机械装置。在人类的发展历史中，动力机械不断的改变着人类的生活。从十七世纪后期到十八世纪初之间，随着人们对资源开采的不断加大，越来越大的需求量使得人力资源难以满足现状，大气式蒸汽机随之产生，这便是最早的动力机械。而后，随着具备分开凝汽器功能的蒸汽机发明，燃料消耗率显著降低。当回转动力蒸汽机发明后，其应用范围大幅度扩大。蒸汽机的发明促进了工业和铁路的发展，也使得机械动力化迈出了一大步，几乎垄断了十九世纪的动力源。而后，随着二十世纪电力的发明和发电机的发展，电动机逐渐取代了蒸汽机，成为驱动各类机械的基本动力。内燃机的产生最早是用来驱动无法实现电力供应的陆用机械上，后来又先后在汽车、轮船等移动机械上得到应用，并于二十世纪中期在铁路上得到应用。内燃机等动力机械的发明和推广促进了之后的航天器、飞机等设备设施的成功诞生。

2动力机械的分类

从能量转换来源来看，动力机械可以分为热力发动机、水力机械和风力机械三类。其中的热力发动机是适用范围最广的动力机械。

2.1热力发动机

人们生活中最常见的动力机械就是热力发动机。它的适用范围非常广泛，包括内燃机、燃气轮机、蒸汽机、热气机、汽轮机、喷气发动机等，而其中的内燃机又包括煤气机、柴油机、汽油机等。在日常生活中及工农业、交通运输业、资源开采业、军事工业等行业中，最为广泛应用的便是内燃机。工农业中的土方机械、灌溉机械，交通运输业中的汽车轮船、牵引机车，资源开采业中的搬运机械、开采机械，军事工业中的坦克设备、装载设备等，均是以内燃机为主要动力的。蒸汽机是将蒸汽中的热能转化为机械能的装置。在实际使用时，由于其工作效率较低，使用范围已经较为狭窄，已被大多是地区淘汰。汽轮机是大型船舶和大型发电机组的主要动力装置，其体积较大，一般都用在较大型设备上，具有效率高、稳定性好的特点。热气机是以空气、氢和氦等作为工质、按回热闭式热力循环，进行周期性的压缩和膨胀而作功的热力发动机，也被称作外燃机，在燃烧时可以使用的燃料种类很多，还具有排污少、振动小、噪声低的特点，但是设置成本高，技术难度和体积较大。

2.2水力机械

已经开发的水利机械包括水轮机、水磨、水车等。二十世纪以来，考虑到水电站取用不竭、无污染、费用低等优点，我国对水轮机发电的利用也越来越多。但是兴建水利设施如水坝、水库等对环境和地质的影响目前尚未有明确的定论，加之水力结构的建设时间长、初期投资大，因此当前对水力资源的开发和应用还比较有限，据悉我国蕴藏的水能大约在680兆瓦，居世界首位，在未来还有很大的开发利用空间。

2.3风力机械

已经开发的风力机械有风帆、风车（风力机）、风磨等。二十世纪出现了直接应用风力的发电装置，但受到自然风区分布的限制，因为一般认为风速大于4米/秒才有利用价值。据估计，地球上蕴有风能约达10万亿千瓦，已经利用的不及百分之一，对风能的开发开发还有很大的前景。

3动力机械未来发展趋势

从笔者多年的研究和应用经验来看，动力机械的发展趋势主要有两个方向，一是发展高精度、高效率的机械工艺，二是注重新能源形式的开发。随着传统动力机械在噪声、废弃物排放等方面对民众的影响日益嚴重，越来越多的人正在倾向于在发展新能源方向努力。

动力机械制造工艺提升方面，可以从大力拓展计算机技术的应用、努力提升机械的自动化水平、充分提升工艺先进性三个方面努力。国内外动力机械发展的趋势中，最主要的是生产出优质、高效的精密化、轻量化铸造毛坯，采用高韧性、高强度的设计材料，减少断面尺寸和产品壁厚，通过复砂造型和壳形铸造生产出高质量毛坯，减少对毛坯的余量加工。提升砂处理、清洁处理、自动控制、故障诊断、精确配料、打磨切割等一系列的技术水平。

使用新能源方面，可以将太阳能的使用作为动力机械未来发展的重点。太阳能以其成本低廉、使用便捷、获取容易、可再生性好、无污染等优点被许多国家高度重视。目前太阳能动力机械已经在交通运输领域得到了成功的运用，很多汽车已经开发出了太阳能动力技术，为汽车供应充足能量的同时实现零废弃物排放，对生态环境的保护和汽车工业的可持续发展发挥出重要的作用。

4总结

动力机械包含的种类非常丰富，其适用范围也相当广泛，因此它在国民生产生活中的地位相当重要。动力机械及其配件制造是汽车、摩托车、船舶制造、工业机械以及农机等行业的配套产品，其产品性能必须满足下游行业的需要，同时这些行业的运行状况及景气程度将直接影响动力机械及配件产品的市场需求。相信在业内的不断研究和探索下，动力机械在未来高效、绿色的发展道路上会走的更远。

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