125956 (717681), страница 3
Текст из файла (страница 3)
6. Возможность передачи пневмоэнергии на относительно большие расстояния по магистральным трубопроводам и снабжение сжатым воздухом многих потребителей. В этом отношении пневмопривод уступает электроприводу, но значительно превосходит гидропривод, благодаря меньшим потерям напора в протяженных магистральных линиях. Электрическая энергия может передаваться по линиям электропередач на многие сотни и тысячи километров без ощутимых потерь, а расстояние передачи пневмоэнергии экономически целесообразно до нескольких десятков километров, что реализуется в пневмосистемах крупных горных и промышленных предприятий с централизованным питанием от компрессорной станции.
Известен опыт создания городской компрессорной станции в 1888 г. одним из промышленников в Париже. Она снабжала заводы и фабрики по магистралям протяженностью 48 км при давлении 0,6 МПа и имела мощность до 18500 кВт. С появлением надежных электропередач ее эксплуатация стала невыгодной.
Максимальная протяженность гидросистем составляет около 250-300 м в механизированных комплексах шахт для добычи угля, причем в них используется обычно менее вязкая водно-масляная эмульсия.
7. Отсутствие необходимости в защитных устройствах от перегрузки давлением у потребителей. Требуемый предел давления воздуха устанавливается общим предохранительным клапаном, находящимся на источниках пневмоэнергии. Пневмодвигатели могут быть полностью заторможены без опасности повреждения и находиться в этом состоянии длительное время.
8. Безопасность для обслуживающего персонала при соблюдении общих правил, исключающих механический травматизм. В гидро- и электроприводах возможно поражение электрическим током или жидкостью при нарушении изоляции или разгерметизации трубопроводов.
9. Улучшение проветривания рабочего пространства за счет отработанного воздуха. Это свойство особенно полезно в горных выработках и помещениях химических и металлообрабатывающих производств.
10. Нечувствительность к радиационному и электромагнитному излучению. В таких условиях электрогидравлические системы практически непригодны. Это достоинство широко используется в системах управления космической, военной техникой, в атомных реакторах и т.п.
Несмотря на вышеописанные достоинства, применяемость пневмопривода ограничивается в основном экономическими соображениями из-за больших потерь энергии в компрессорах и пневмодвигателях, а также других недостатков, описанных ниже.
1. Высокая стоимость пневмоэнергии. Если гидро- и электропривод имеют КПД, соответственно, около 70 % и 90 %, то КПД пневмопривода обычно 5-15 % и очень редко до 30 %. Во многих случаях КПД может быть 1 % и менее. По этой причине пневмопривод не применяется в машинах с длительным режимом работы и большой мощности, кроме условий, исключающих применение электроэнергии (например, горнодобывающие машины в шахтах, опасных по газу).
2. Относительно большой вес и габариты пневмомашин из-за низкого рабочего давления. Если удельный вес гидромашин, приходящийся на единицу мощности, в 5-10 раз меньше веса электромашин, то пневмомашины имеют примерно такой же вес и габариты, как последние.
3. Трудность обеспечения стабильной скорости движения выходного звена при переменной внешней нагрузке и его фиксации в промежуточном положении. Вместе с тем мягкие механические характеристики пневмопривода в некоторых случаях являются и его достоинством. 4. Высокий уровень шума, достигающий 95-130 дБ при отсутствии средств для его снижения. Наиболее шумными являются поршневые компрессоры и пневмодвигатели, особенно пневмомолоты и другие механизмы ударно- циклического действия. Наиболее шумные гидроприводы (к ним относятся приводы с шестеренными машинами) создают шум на уровне 85-104 дБ, а обычно уровень шума значительно ниже, примерно как у электромашин, что позволяет работать без специальных средств шумопонижения.
5. Малая скорость передачи сигнала (управляющего импульса), что приводит к запаздыванию выполнения операций. Скорость прохождения сигнала равна скорости звука и, в зависимости от давления воздуха, составляет примерно от 150 до 360 м/с. В гидроприводе и электроприводе, соответственно, около 1000 и 300 000 м/с.
Перечисленные недостатки могут быть устранены применением комбинированных пневмоэлектрических или пневмогидравлических приводов.
2.3.Электропривод
Электропривод, электрический привод, совокупность устройств для преобразования электрической энергии в механическую и регулирования потока преобразованной энергии по определённому закону. Э. является наиболее распространённым типом привода.
Историческая справка. Создание первого Э. относится к 1838, когда в России Б. С. Якоби произвел испытания электродвигателя постоянного тока с питанием от аккумуляторной батареи, который был использован для привода гребного винта судна. Однако внедрение Э в промышленность сдерживалось отсутствием надежных источников электроэнергии. Даже после создания в 1870 промышленного электромашинного генератора постоянного тока работы по внедрению Э. имели лишь частное значение и не играли заметной практической роли. Начало широкого промышленного применения Э связано с открытием явления вращающегося магнитного поля и созданием трехфазного асинхронного электродвигателя, сконструированного М. О. Доливо-Добровольским. В 90-х гг. широкое распространение на промышленных предприятиях получил Э., в котором использовался асинхронный электродвигатель с фазным ротором для сообщения движения исполнительным органам рабочих машин. В 1890 суммарная мощность электродвигателей по отношению к мощности двигателей всех типов, применяемых в промышленности, составила 5%, уже в 1927 этот показатель достиг 75%, а в 1976 приближался к 100%. Значительная доля принадлежит Э., используемому на транспорте.
Основные типы Э. По конструктивному признаку можно выделить три основных типа Э.: одиночный, групповой и многодвигательный. Одиночный Э. применяют в ручных машинах, простых металлообрабатывающих и древообрабатывающих станках и приборах бытовой техники. Групповой, или трансмиссионный, Э. в современном производстве практически не применяется. Многодвигательные Э. — приводы многооперационных металлорежущих станков, мономоторный тяговый Э. рельсовых транспортных средств. Кроме того, различают Э. реверсивные и нереверсивные (см. Реверсивный электропривод), а по возможности управления потоком преобразованной механической энергии — нерегулируемые и регулируемые (в том числе автоматизированный с программным управлением и др.)
Основные части Э. Э. всех типов содержат основные части, имеющие одинаковое назначение: исполнительную и устройства управления.
Исполнительная часть Э. состоит обычно из одного или нескольких электродвигателей (см. Двигатель электрический) и передаточного механизма — устройства для передачи механической энергии двигателя рабочему органу приводимой машины. В нерегулируемых Э. чаще всего используют электродвигатели переменного тока, подключаемые к источнику питания либо через контактор или автоматический выключатель, играющий роль защитного устройства, либо при помощи штепсельного разъёма (например, в бытовых электроприборах). Частота вращения ротора электродвигателя такого привода, а следовательно, и скорость перемещения связанного с ним рабочего механизма, изменяется только в зависимости от нагрузки исполнительного механизма. В мощных нерегулируемых Э. применяют асинхронные электродвигатели. Для ограничения пусковых токов между двигателем и источником устанавливают пусковые реакторы или автотрансформаторы, которые после разгона двигателя отключают. В регулируемых Э. чаще всего применяют электродвигатели постоянного тока, частоту вращения якорей которых можно изменять плавно, т. е. непрерывно, в широком диапазоне при помощи достаточно простых устройств управления.
В устройства управления входят: кнопочный пульт (для пуска и останова электродвигателя), контакторы, блок-контакты, преобразователи частоты и напряжения, предохранители, а также блоки защиты от перегрузок в аварийных режимах. При питании Э. от источника переменного тока, что характерно для Э., используемых в промышленности и на электроподвижном составе, двигатели которого питаются от сети переменного тока, в качестве преобразующих устройств применяют электромашинные или статические преобразователи электроэнергии — выпрямители. При питании от источника постоянного тока, что характерно для автономных электроэнергетических систем и электроподвижного состава, двигатели которого питаются от сети постоянного тока, преобразующие устройства выполняют в виде релейно-контакторных систем или статических преобразователей (см. Преобразовательная техника). В 70-е гг. 20 в. всё чаще и в регулируемых Э. стали применять трёхфазные асинхронные и синхронные двигатели, регулирование режимов работы которых осуществляют с помощью статических, в основном полупроводниковых, преобразователей частоты. Э. со статическими преобразователями энергии, выполненными на базе ртутных или полупроводниковых вентилей, называются вентильными Э. Единичная мощность вентильных Э. переменного тока, используемых, например, для шахтных мельниц, достигает 10 Мвт и более. Применение в Э. вентильных преобразовательных устройств позволяет решать наиболее экономичным образом задачу возврата энергии от электродвигателя источнику питания (см. Рекуперативное торможение).
К важным показателям, определяющим характеристики устройств управления регулируемого Э., следует отнести плавность регулирования режима работы рабочего механизма, во многом зависящую от плавности регулирования приводного электродвигателя, и быстродействие. Релейно-контакторные устройства управления при сравнительно низком быстродействии обеспечивают ступенчатое (дискретное) регулирование режимов работы, быстродействующие статические системы — непрерывное регулирование. В простейших Э. относительно небольшой мощности операции, связанные с регулированием режима работы исполнительного механизма, производят при помощи ручного управления. Недостатком ручного управления является инерционность процесса регулирования и вызываемое этим снижение производительности исполнительного механизма, а также невозможность точного воспроизведения повторяющихся производственных процессов (например, при частых пусках). Регулирование режимов работы исполнительных механизмов Э. обычно осуществляют при помощи устройств автоматического управления. Такой Э., называется автоматизированным, широко используется в системах автоматического управления (САУ). В разомкнутых САУ изменение возмущающего воздействия (например, нагрузки на валу электродвигателя) вызывает изменение заданного режима работы Э. В замкнутых САУ благодаря связи между входом и выходом системы во всех режимах работы автоматически поддерживаются заданные характеристики, которые при этом можно и регулировать по определенному закону. В таких системах находят все более широкое применение ЭВМ. Одной из разновидностей автоматизированного Э. является следящий электропривод, в котором исполнительный орган с определённой точностью воспроизводит движения рабочего механизма, задаваемые управляющим органом. По способу действия различают следящие Э. с релейным, или дискретным, управлением и с непрерывным управлением. Следящие Э. характеризуются мощностями от нескольких вт до десятков и сотен квт, применяются в различных промышленных установках, военной технике и др. В 60-е гг. 20 в. в различных областях техники нашли применение Э. с числовым программным управлением (ЧПУ). Такой Э. используют в многооперационных металлорежущих станках, автоматических и полуавтоматических линиях. Создание автоматизированного Э. для обслуживания отдельных технологических операций и процессов — основа комплексной автоматизации производства. Для решения этой задачи необходимо совершенствование Э. как в направлении расширения диапазона мощностей Э. и возможностей регулирования, так и в направлении повышения надёжности и создания Э. с оптимальными габаритами и массой.
3.Трансмиссия
(от лат. transmissio - передача, переход), устройство для передачи механической энергии от двигателя к исполнительным органам машины либо к другим рабочим машинам (станкам, мельницам и т.п.). Передача вращения от Т. (трансмиссионного вала) к рабочим машинам обычно производится приводными ремнями (контрпривод). В современной технике под Т. понимается вся совокупность передаточных устройств от вала двигателя до рабочих органов машины, на которой он установлен. Так, в автомобиле или тракторе в состав механической Т. входят силовая передача, сцепление, карданная передача, дифференциальный механизм и др. устройства. На тепловозах, судах, грузовых автомобилях, тракторах используются также гидромеханические (гидротрансформатор и механическая коробка передач), гидрообъёмные (гидронасос с гидромоторами) и электромеханические (генератор и электродвигатели) Т.
3.1.Силовая передача
Силовая передача, устройство для передачи механической энергии, обычно с преобразованием сил, моментов и скоростей, а в некоторых случаях — характера движения. С. п. в приводах машин позволяет согласовать режимы работы двигателя и исполнительных органов машины, приводить в движение несколько механизмов от одного двигателя, осуществлять реверсирование движения, изменять вращающие моменты и частоты вращения при сохранении постоянного момента и частоты вращения двигателя, преобразовывать вращательное движение в поступательное, винтовое и др. Наибольшее распространение в машиностроении получили механические С. п. с твёрдыми звеньями, нередко используются также гидравлические (см. Гидропривод машин), пневматические и другие С. п. Иногда в одной машине для привода различных механизмов могут одновременно применяться С. п. разных типов или их комбинации (например, гидромеханические С. п.). Экономическая целесообразность использования в машинах быстроходных двигателей (в связи с их меньшими габаритом, массой и стоимостью) определяет преимущественное распространение силовых передач, понижающих частоту вращения ведомого вала по сравнению с ведущим. Наибольшую мощность можно передать с помощью зубчатых С. п. (известны, например, редукторы к судовым турбинам мощностью свыше 50 Мвт). Мощность червячных С. п. Ограничена (обычно 200 квт) недостаточно высоким кпд и нагревом. Цепные С. п. могут передавать мощность до 4 Мвт, фрикционные С. п. — до 300, ремённые С. п. — до 1,5 Мвт. Механические С. п. компактны, удобны для компоновки машин, обладают высокой надёжностью, позволяют относительно просто осуществлять необходимые преобразования движения и практически любые передаточные отношения; при надлежащем качестве изготовления большинство С. п. имеет высокий кпд.
3.2.Сцепление
Сцепление, сцепная муфта, механизм транспортных машин для передачи крутящего момента от двигателя внутреннего сгорания к коробке передач. С. обеспечивает кратковременное разъединение вала двигателя и вала трансмиссии, безударное переключение передач и плавное трогание машины с места. В зависимости от числа ведомых дисков различают одно-, двух- и многодисковые С. Устанавливаемые в автомобилях С. обычно представляют собой одно- или двухдисковую муфту, диски которой сжаты пружинами. Для обеспечения мягкости включения С. и уменьшения крутильных колебаний трансмиссии между фрикционными накладками дисков часто устанавливают плоские пружины, а крепление дисков к их ступицам производят через упругую муфту с витыми пружинами (см. Демпфер) и т. п. Выключение С. осуществляется педалью через рычажную или гидравлическую передачу, а в тяжёлых машинах с помощью сервопривода (см. Исполнительный механизм). Выключение может быть автоматическим при переключении передач. В качестве С. используют также многодисковые масляные муфты (в мотоциклах), нормально разомкнутые (в тракторах), гидродинамические или гидродинамические в сочетании с фрикционными (в автомобилях), а иногда электромагнитные муфты с ферромагнитной смесью (обычно в автомобилях для инвалидов).
3.3.Карданная передача
Карданная передача автомобиля (от имени Дж. Кардано), устройство для передачи вращения от ведущего вала к ведомому, расположенных под углом один к другому. Часто в процессе работы угол и расстояние между валами непрерывно изменяются. В автомобилях К. п. (рис. 1) применяются для соединения двигателя и коробки передач (угол до 5°), коробки передач с раздаточной коробкой (угол до 5°), коробки передач (раздаточной коробки) с главной передачей (угол до 15°), а также в др. случаях (в рулевом приводе, для привода лебёдок и т. и.). К. п. включает карданный вал с двумя (реже одним) карданами. Если карданным валом соединяются механизмы, угол и расстояние между которыми изменяются (например, коробка передач и главная передача автомобиля), предусматривается осевая компенсация в виде скользящего шлицевого соединения, допускающего изменение длины вала в заданных пределах. В зависимости от величины угла между валами в К. п. могут быть использованы полукарданы (жёсткие или упругие), полные карданы неравных угловых скоростей или карданы равных угловых скоростей. Наиболее распространены полные карданы (рис. 2), основными деталями которых являются две вилки, игольчатые подшипники, крестовина, опоры для цапф крестовины и уплотняющие устройства. Кпд одного кардана — 0,985—0,99.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
