Троллейбус
Троллейбус – городское безрельсовое транспортное электрическое средство с питанием от контактной сети. Цельнометаллический кузов со сварным стальным каркасом, обшитый стальными листами, имеет, как правило, три двери. Каркас прикреплен к жесткому основанию в виде фермы из профилированных балок. В основном троллейбусы двухосные, но на основных городских магистралях, на линиях с большими потоками пассажиров используются многоосные сочлененные троллейбусы. Основные характеристики троллейбусов: габаритные размеры, скорость, вместимость. Например, у двухосного троллейбуса длина 10-12 м, ширина 2,5 м, высота до 3,4 м; скорость до 70 км/ч, вместимость до 70 человек. Первые троллейбусы появились в конце XIX в. в Германии. Это оказалось возможным только после строительства асфальтовых дорожных покрытий, так как для применения троллейбуса необходим надежный токосъем от контактной сети. В России первый троллейбус был пущен в Москве в 1934 г., и в 1960-х гг. троллейбусное сообщение распространилось во многих городах. Ограничивает применение троллейбусов только качество дорожного покрытия и негибкость в движении в плотных транспортных потоках больших городов. Троллейбус имеет преимущества по сравнению с трамваем – отсутствие рельсовых путей и бесшумное движение, и по сравнению с автобусом – использование дешевой электрической энергии, экологичность и надежность в эксплуатации. Основное электрическое оборудование троллейбуса – это тяговые электродвигатели постоянного тока, вспомогательные электродвигатели для привода компрессора, вентиляторов, генераторов, низковольтных приборов, освещения и сигнализации. Тяговые электродвигатели используются последовательного или смешанного возбуждения, которые дают хорошие показатели в тяговом режиме. Мощность их 70-120 кВт. Управляет движением водитель при помощи педали, связанной с контроллером; контроллер приводит в действие контакторы, которые и управляют тяговыми электродвигателями. На крыше троллейбуса находится токосъемник, через который идет питание электрической энергией от контактной сети. Механическая часть троллейбуса – это ходовая часть, устройства управления. Трансмиссия из карданной и главной передачи с дифференциалом. В редукторе применяются червячные зубчатые колеса. Ходовая часть аналогична автобусной или автомобильной; в нее входят балки осей, ступицы колес, рессорная подвеска. Тормозная система состоит из колесных тормозов с пневматическим приводом и ручного механического привода для стояночного тормоза. Рулевой механизм и его привод – как у автомобиля. Дальнейшее использование троллейбусного сообщения перспективно, что связано с улучшением дорожной городской сети – дорожных покрытий, увеличением ширины проезжей части и радиусов закруглений. Троллейбус обладает большой вместимостью, делающей его эффективным на линиях с большими пассажиропотоками.
Тягач
Тягач – самоходное транспортное средство, колесное – на базе автомобиля, гусеничное – на базе трактора. Кузов установлен на шасси. Оборудовано тягово-сцепным или опорно-сцепным устройством. Высокое тяговое усилие обеспечивается массой самого тягача или создается дополнительный вес с помощью одноосного прицепа. Тягач применяется для транспортировки прицепных систем – сельскохозяйственных машин, дорожных машин, или прицепов – колесных транспортных средств без мотора. Производство мощных тягачей началось в середине ХХ в., что связано с потребностями различных областей производства, где такие тягачи используются, – это промышленность (лесная, горнодобывающая), строительство, сельское хозяйство. Тягачи различаются по типу прицепного устройства. Буксирные тягачи имеют тягово-сцепное, седельные – опорно-сцепное устройство. Тяговое усилие – это основной показатель тягача. Если надо увеличить тяговое усилие, применяется несколько дополнительных передач с увеличенным передаточным отношением.
Фуникулер
Фуникулер – транспортное средство с канатной тягой для перемещения – подъема или спуска – пассажиров или грузов, как правило, на небольшое расстояние по крутому подъему. Это наклонные рельсовые пути между верхней и нижней станцией; по этим путям движутся вагоны при помощи связанного с ними каната и приводной лебедки, которая расположена на верхней станции. Идея использовать такое устройство как транспортное появилась уже в 1825 г. И первый фуникулер был построен в 1854 г. в Италии (Генуя) и в Австрии (Зоммеринг). Сейчас такие устройства применяются в разных странах, в основном в горных местностях и курортных районах. Фуникулеры различаются по назначению и по устройству. По назначению – пассажирские, грузовые, грузо-пассажирские.
По устройству – одновагонные и двухвагонные. Принцип работы следующий: одновагонные – один вагон поднимается и он же обратно опускается; двухвагонные – два вагона уравновешивают друг друга, они прикреплены к двум концам каната и движутся навстречу друг другу – если один из них поднимается, то другой – опускается. Более распространены двухвагонные фуникулеры как более эффективные. Они бывают двухпутные (для каждого вагона независимый рельсовый путь) или однопутные (оба вагона движутся навстречу по одному пути и разъезжаются посередине). Пассажирские вагоны при любом наклоне рельсового пути находятся в горизонтальном положении. Грузовые вагоны в отличие от пассажирских имеют более простую конструкцию. Они применяются для перевозки горных пород, леса, а для погрузки-разгрузки на станциях находится специальное оборудование. Вагоны имеют тормозные устройства и средства сигнализации, связи и блокировки, чтобы обеспечить безопасность движения и контролирующие действия обслуживающего персонала, который находится на верхней и нижней станциях. Но такое сообщение широкого распространения не имеет из-за небольшой скорости движения (до 3 м/с) и большого времени на погрузку-разгрузку и вход-выход пассажиров. Поэтому такие устройства чаще всего используются в туристских районах с экскурсионными целями на юге Европы, в горах; в России – на Кавказе.
Хозяйственный поезд
Хозяйственный поезд – грузовой поезд, имеющий различное назначение. Обслуживание железнодорожного пути – он доставляет на перегоны железной дороги строительные материалы, питьевую воду, путевой балласт, вывозит снег со станций и стрелочных переводов, доставку к месту работ железнодорожных рабочих. В этом случае в состав поезда входят и пассажирские вагоны. Подвозка людей и строительных материалов на строящиеся объекты железной дороги – перегоны, станции, мосты, тоннели, в этом случае такой хозяйственный поезд называется рабочим поездом. Но во всех видах хозяйственный поезд – это состав, обслуживающий железнодорожное хозяйство. Вагоны такого поезда имеют такое же устройство и оборудование, как вагоны грузовых или пассажирских поездов. Движение поезда осуществляет тепловоз или электропоезд.
Штабелер
Штабелер – погрузочно-транспортное средство, используется для погрузки и укладки в штабели или стеллажи штучных грузов – коробок, ящиков, пакетов. Имеет фронтальный выдвижной грузоподъемник, или вилы для приемки груза; колеса из монолитной резины, пластмассы или металла. Управляет штабелером машинист из кабины. Грузоподъемник до 3,5 т, высота укладываемого штабеля до 8 м. Современные штабелеры, как и другая погрузочная техника, появились в ХХ в. Применяются для погрузочных работ на складах различного назначения. Взяв на выдвижной грузоподъемник груз, могут с ним передвигаться на небольшие расстояния по территории склада как транспортное средство. Движется при помощи механического или электрического двигателя.
Электровоз
Электровоз – локомотив с тяговыми электродвигателями. Электрическую энергию его двигатели получают от контактной сети, но иногда от аккумуляторов, находящихся на самом электровозе. Электровоз состоит из электрического оборудования и механической части. Механическая часть включает цельнометаллический кузов на двух или трехосных тележках. Тележки – это стальные рамы на колесных парах с буксами, с рессорным подвешиванием, тяговой передачей, тормозной рычажной системой. На тележке расположены тяговые электродвигатели.
У скоростных электровозов со скоростью более 120 км/ч используется опорно-рамное подвешивание тяговых электродвигателей, от них вращение передается колесной паре. У грузовых электровозов используется опорно-осевое подвешивание тяговых электродвигателей.
В кузове электровоза находится ходовая часть, автосцепка и различное оборудование. Электрическое оборудование – это тяговые электродвигатели постоянного тока, вспомогательные машины, низковольтные приборы, пускорегулирующие, защитные аппараты, токосъемник. Если электровоз переменного тока, то используется тяговый трансформатор. Пневматическое оборудование – компрессор; тормозные приборы; резервуары для хранения сжатого воздуха, который применяется для питания приводов тормозной системы и системы управления электровозом. На электровозах постоянного тока для увеличения скорости последовательнопараллельно включаются двигатели и пусковой реостат. На электровозах переменного тока две системы регулирования – низковольтная и высоковольтная.
Для электрического торможения используются специальные устройства. Первый в России электровоз был построен в 1932 г. совместно Коломенским и Московским заводами.
Современные электровозы различаются по назначению и по роду используемого тока. По назначению электровозы бывают: магистральные – пассажирские, грузовые, грузо-пассажирские; маневровые, промышленные и рудничные. По роду используемого тока электровозы бывают постоянного тока, переменного или комбинированные.
Иногда используют сразу несколько электровозов, которые управляются из кабины одного из них.
В России работает один из самых мощных в мире электровозов, мощностью 8400 кВт и с максимальной скоростью 200 км/ч и более.
Дальнейшее развитие конструкции электровоза направлено на повышение его мощности, использование новых технологий и систем регулирования.
Эскалатор
Эскалатор – транспортное средство для перемещения – подъема или спуска – пассажиров в местах больших пассажиропотоков: в общественных зданиях, подземных переходах, станциях метро. Представляет собой пластинчатый конвейер с движущимся ступенчатым полотном, с углом наклона до 35°. Первые эскалаторы появились в конце XX в. во Франции. В России в 1935 г. первые эскалаторы появились на станциях Московского метрополитена.Принцип и конструкции эскалатора представляют полотно, имеющее две бесконечные тяговые цепи, огибающие тяговое и натяжное устройство и движущееся по направляющим металлическим путям. Устройство привода включает электрический двигатель, редукторы с зубчатыми или цепными передачами и соединительные муфты. Эскалатор имеет входные площадки с гребенками, которые опущены в пазы настилов ступеней, движутся с обеих сторон по направляющим пластинам и отклоняющим блокам. Поручни сделаны из прорезиненной ленты с загнутыми краями. Придвигаясь к входным площадкам, ступенчатое полотно получает горизонтальное положение при помощи направляющих путей. Основные рабочие движения ступенчатого полотна – наклонная лестница, которую можно использовать для подъема или спуска самостоятельно. На наклонной части расположены натяжные блоки поручней. Ступени эскалатора делают из стального каркаса и стальных обрезиненных катков на осях и двух тяговых цепей. На всех участках рабочей трассы эскалатора имеются реечные настилы из пластика. Тяговые цепи полотна – втулочно-роликовые, пластинчатые, с упорами на наружных пластинах. Трасса имеет ограничивающие шины, препятствующие ее складыванию. Привод эскалатора снабжен двумя тормозами: рабочим и аварийным. Для безопасности движения эскалатор имеет защитную систему электромеханических устройств и автоматических включения-выключения. Основные характеристики эскалатора – ширина ступени, высота подъема, скорость, производительность. Модификации зависят от области применения эскалатора, при которых эти характеристики различаются. Эскалатор – это эффективный вид общественного транспорта, его развитие направлено на повышение безопасности и производительности.
Раздел 2. Производственная техника
Автоклав
Автоклав – устройство для обработки продукции, сырья и изделий способом нагрева под давлением выше атмосферного. Устройство имеет вид емкости – или полностью замкнутой, или открывающейся с крышкой. Сфера применения этого устройства очень широка. Оно используется в металлургии при обработке цветных, драгоценных металлов, редких элементов, в химической промышленности для производства органических красителей, минеральных удобрений, синтетических полупродуктов, в промышленности для вулканизации технических изделий, при производстве стройматериалов, в консервной промышленности и медицине для стерилизации. Принцип работы этого устройства основан на создании условий, ускоряющих реакцию и увеличивающих производство продукта. В зависимости от сферы применения и назначения устройства различаются по конструкции, оборудованию, емкости, созданию температурного режима. Основные характеристики автоклава: емкость, создаваемое давление и температура. По конструкции такие устройства бывают вертикальные, горизонтальные, колонные, а также вращающиеся и качающиеся. В зависимости от характера работы перемешивающие устройства имеют электромагнитные, пневматические или механические, наружные или внутренние теплообменники, различные приборы для контроля режима температуры, давления; уровня жидкости и регулирования их параметров. Автоклавы, используемые в химической промышленности, снабжены электродвигателем. Его ротор укреплен на вале перемешивающего устройства и закрыт герметичным экраном, сделанным из специального немагнитного материала, который не способствует прохождению магнитных силовых линий к ротору от статора электродвигателя.
Конструкция применяемого в медицине автоклава состоит из основной герметичной водопаровой камеры, в которой образуется водяной пар заданной температуры и давления. В этой водопаровой камере находится другая камера – стерилизационная, в нее непосредственно и помещают материал для стерилизации. Пространство между этими двумя камерами заполнено водой. Воду нагревают и пар, поднимаясь в промежутки между камерами, попадает в стерилизационную камеру, в верхней части которой расположены для этого специальные отверстия, и создает в этой камере требуемые температуру и давление. Снаружи медицинский автоклав имеет металлический кожух и асбестовый изоляционный слой и бывает переносной или стационарный. Емкости промышленных автоклавов различны: от нескольких десятков кубических сантиметров до 1500 кгс/см. Они создают давление 150 Мн/м и температуру до 500 °С. В производстве строительных материалов применяются устройства для крупноразмерных изделий из силикатобетона. В России автоклавные устройства для производства известково-песчаных блоков, фибролита, облицовочных плит появились в 1930-х гг. Но сам способ изготовления силикатного кирпича в автоклаве был изобретен в Германии в 1880 г. ученым В. Михаэлисом. Процесс производства силикатного кирпича и других изделий в автоклавной установке основан на термической обработке сырьевых продуктов, в результате физико-химического взаимодействия происходит твердение материала. На современных автоклавных устройствах изготавливают ячеистый бетон, силикатные блоки, стеновые блоки и панели, облицовочные, теплоизоляционные материалы и другие изделия. Используются новые технологии производства и улучшения основных характеристик самих устройств.
Башенный кран
Башенный кран – грузоподъемная машина. Конструкция крана дает возможность осуществлять монтаж, демонтаж и перевозку автотранспортом. Башня крана может быть поворотной или неповоротной, телескопической или наращиваемой. Высота подъема достигает 150 м, скорость передвижения крана – 10-30 м/мин, скорость подъема груза – 10-100 м/мин. Вылет стрелы строительного крана доходит до 40 м, судостроительного – до 50 м. Грузоподъемность при минимальном вылете – до 75 т. Грузоподъемность судостроительного крана на эстакаде – до 100 т, стапельного – до 400 т. Строительные башенные краны двигаются по рельсам, проложенным на строительной площадке. При большой высоте строящегося здания они могут опираться на землю и на каркас самого здания. По мере роста здания кран, опирающийся на него, перемещается вертикально. Грузозахватное приспособление башенных кранов, как правило, крюковое. Механизм подъема груза составляют лебедка и стальной канат, к которому крепится крюк. Механизм движения крана по рельсовому пути осуществляется колесным приводом. Кран снабжен предохранительными устройствами – ограничениями хода (концевые выключатели и упоры) и устройствами от действия ветра. Стреловое устройство башенного крана с горизонтальным перемещением грузов снабжено механизмом изменения вылета стрелы. Движение крана осуществляется при помощи электрического двигателя. Кабина крановщика находится в месте соединения стрелы с башней крана. Конструкции башенного крана сварные, сделаны из стали. Потребность в применении башенных кранов возникла в ХХ в. в связи с увеличением высоты возводимых сооружений. Башенный кран – это поворотный кран. Он может быть на автомобильном, пневмоколесном, гусеничном ходу, на базе обычного стрелового крана. Имеет стреловое устройство – подъемную качающуюся стрелу или же консольную стрелу, по которой движется тележка с канатной тягой. Башенный кран имеет широкое применение в различных отраслях производства. В основном он используется в строительстве многоэтажных жилых и промышленных зданий и сооружений, строительстве плотин и других гидротехнических сооружений. Также он применяется в судостроении в достроечных работах и для обслуживания открытых стапелей.
Модификация крана зависит от вида его движения. Он может передвигаться по рельсам или быть на автомобильном, гусеничном ходу. Основные задачи в совершенствовании его конструкции – это увеличение грузоподъемности, вылета стрелы, высоты, на которую можно доставить груз, а также увеличение производительности, скорости рабочих движений, точности работы, уменьшение массы самих конструкций крана, для чего используются современные сплавы.
Бурильная машина
Бурильная машина – машина, осуществляющая процесс бурения – горной выработки цилиндрической формы – скважины, шпура, способом разрушения горной породы. С целью разведки и добычи полезных ископаемых – нефти, угля, руды, а также соли. Самые древние буровые "инструменты" – долото и бамбуковые штанги – использовались 2 тыс. лет назад в Китае, при добыче соляных растворов, бурение было ручным и диаметр скважины составлял 15 см, ее глубина – 900 м. В России первые скважины также бурили для добычи соли в IX в., близ г. Старая Руса. В середине XIX в. бурили скважины для снабжения городов водой в Петербурге, Керчи, Казани, Москве. Первая скважина в США была пробурена в 1806 г. также для добычи соли. Первые нефтяные скважины были пробурены в США в 1826 г., в Кентукки, и в России в 1864 г. на Северном Кавказе. Паровые машины появились на нефтяных промыслах в Баку в 1873 и в 1901 гг., электродвигатели. Но совершенная и производительная буровая техника появилась только в XX в. Хотя буровые машины применялись и раньше. В 1861 г. Соммейе изобрел поршневой перфоратор, в конце XIX в. появился молотковый перфоратор – бурильный молоток.