Prvi serijski automobil na svijetu s motorom koji pokreće komprimirani zrak, koju je objavila indijska kompanija Tata, poznata u cijelom svijetu po proizvodnji jeftinih Vozilo za siromašne ljude.

Automobil Tata OneCAT težak je 350 kg i može preći 130 km na jednom dovodu zraka komprimovanog na pritisak od 300 atmosfera, ubrzavajući do 100 kilometara na sat. Ali takvi pokazatelji su mogući samo s maksimalno napunjenim rezervoarima. Što je gustina vazduha u njima manja, indikator postaje niži maksimalna brzina.

4 cilindra, napravljena od karbonskih vlakana sa omotačem od kevlara, svaki dužine 2 metra i prečnika četvrt metra, smeštena ispod dna, drže 400 litara komprimovanog vazduha pod pritiskom od 300 bara.

Sve unutra je vrlo jednostavno:

Ali to je razumljivo, jer je automobil pozicioniran uglavnom za upotrebu u taksiju. Inače, ideja nije bez interesa - za razliku od električnih vozila sa problematično raspoređenim baterijama i niskom efikasnošću ciklusa punjenja-pražnjenja (od 50% do 70% u zavisnosti od nivoa struje punjenja i pražnjenja), komprimovanje vazduha, skladištenje u cilindru i naknadnoj upotrebi je prilično ekonomičan i ekološki prihvatljiv.

Ako sipate gorivo Tata auto OneCAT avionom na kompresorskoj stanici to će trajati tri do četiri minute. “Pumpanje” pomoću mini-kompresora ugrađenog u mašinu, napajanog iz utičnice, traje tri do četiri sata. " Vazdušno gorivo“je relativno jeftino: ako ga pretvorite u benzinski ekvivalent, ispada da automobil troši oko litru na 100 km.

U pneumatskom vozilu obično nema prijenosa - uostalom, pneumatski motor odmah proizvodi maksimalni obrtni moment - čak i kada je u stanju mirovanja. Vazdušni motor takođe ne zahteva praktično nikakvo održavanje, standardna kilometraža između dva tehnička pregleda nije manje od 100 hiljada kilometara. I praktički mu nije potrebno ulje - litra "maziva" dovoljna je za motor za 50 hiljada kilometara (za običan auto trebat će vam oko 30 litara ulja).

Tajna novog automobila je u tome četvorocilindrični motor sa zapreminom od 700 kocki i težinom od samo 35 kilograma, radi na principu mešanja komprimovanog vazduha sa spoljnim, atmosferskim vazduhom. Ovo pogonska jedinica podseća običan motor unutrašnjim sagorevanjem, ali su mu cilindri različitih prečnika - dva mala, pogonska i dva velika, radna. Kada motor radi vanjski zrak usisava se u male cilindre, tamo se komprimira klipovima i zagrijava. Zatim se gura u dva radna cilindra i tamo se meša sa hladnim komprimovanim vazduhom koji dolazi iz rezervoara. Kao rezultat mešavina vazduhaširi i pokreće radne klipove, a oni - radilica motor.

Pošto u motoru ne dolazi do sagorevanja, njegovi „izduvni gasovi“ će biti samo izduvani čisti vazduh.

Developers vazdušni motor iz kompanije MDI izračunali su ukupnu energetsku efikasnost u lancu “rafinerija – automobil” za tri vrste pogon – benzinski, električni i vazdušni. I pokazalo se da je efikasnost vazdušnog pogona 20 posto, što je dvije sekunde još jednom prevazilazi efikasnost standarda benzinski motor i jedan i po puta veća efikasnost od električnog pogona. Osim toga, komprimirani zrak se može direktno skladištiti za buduću upotrebu koristeći nestabilne obnovljive izvore energije, kao što su vjetrogeneratori - tada je efikasnost još veća.

Kada temperatura padne na –20C, rezerva energije pneumatskog pogona se smanjuje za 10% bez ikakvih drugih štetnih efekata za njegov rad, dok će se rezerva energije električnih baterija smanjiti za otprilike 2 puta.

Inače, vazduh koji se ispušta u pneumatskom motoru ima nisku temperaturu i može se koristiti za hlađenje unutrašnjosti automobila tokom vruće sezone, odnosno klimu dobijate praktično besplatno, bez trošenja dodatne energije. Ali grijač će, nažalost, morati biti autonoman. Ali mnogo je bolji od električnog automobila, koji mora trošiti energiju i na grijanje i na hlađenje.

Inače, cilindri od staklenih karbonskih vlakana prilično su sigurni - ako su oštećeni, ne eksplodiraju, u njima se pojavljuju samo pukotine kroz koje izlazi zrak.

U većini zemalja svijeta automobili s motorima s unutrašnjim sagorijevanjem i dalje su glavno prijevozno sredstvo. U zemljama "zlatne milijarde", gdje su zahtjevi za automobilima mnogo veći, situacija izgleda drugačije - tamo automobili na struju i druga alternativna goriva sada postaju vodeći pravac u proizvodnji.

Međutim, pojava električnog vozila kao novog standarda u automobilskoj industriji nije zaustavila inicijativu naučnika i programera novih tipova vozila.

U proteklih dvadeset godina u svijetu je stvoreno mnogo različitih prototipova automobila: vodonično gorivo, biogorivo, na solarni pogon itd. Međutim, ne može se sa sigurnošću reći da bilo koja od ovih alternativa ima stvarne izglede da se takmiči sa „tradicionalnim“ benzinskih automobila i električna vozila.

Ovdje je problem u tome što je uvijek odlučujući faktor jednostavnost i jeftinost proizvodnje, i ako Alternativna opcija nije isplativ, onda sve njegove druge prednosti više nisu od posebne važnosti.

U takvoj situaciji, eksperimenti velikih automobilske kompanije imaju mnogo veće šanse za prepoznavanje i masovnu proizvodnju. Primer takvog razvoja je Air Hybrid, inovativna hibridna jedinica koja se sastoji od naprednog motora sa unutrašnjim sagorevanjem i hidrauličnog kompresora, koju je dizajnirao i razvio PSA. Peugeot Citroen.

Ovaj francuski koncern, koji je objedinio potencijal dvije poznate automobilske kompanije, imao je za cilj stvaranje novog tipa motora u kojem bi se umjesto električne energije koristio komprimirani zrak. Air Hybrid je bio uspješan završetak sljedeće faze programa kompanije, čiji je cilj smanjenje potrošnje goriva u automobilima marke na rekordnih 2 litre na 100 kilometara.

Revolucionarna priroda Air Hybrid-a je da takav motor može raditi u tri načina odjednom - samo na komprimirani zrak, na benzin, a također i na zrak i benzin istovremeno. Jedna od glavnih prednosti ovog rješenja je značajno smanjenje težine, što je samo po sebi važan faktor u ekonomičnosti goriva.

Hidraulički sistem ne samo da je manje težak, već je i mnogo jeftiniji za proizvodnju tradicionalni sistem, uključujući baterije. Osim toga, hidraulika je pouzdanija - čini mnoge složenima elektronski sistemi, koji u običan auto previše i koji kontrolišu sve od pokretanja motora do ugrađenog alkometra.

Vrijedi napomenuti da su ugrađeni profesionalni alkometri koji testiraju vozača prije pokretanja motora popularno rješenje među mnogim Evropski proizvođači automobili.

Novo hibridni motor iz Peugeot Citroen sastoji se od benzinskog motora, prilagođenog epicikličkog mjenjača, gdje će se umjesto elektromotora koristiti hidraulički kompresor.

U prototipu, dva cilindra koji sadrže komprimovani vazduh postavljena su ispod poda automobila - jedan sa vazduhom niskog pritiska, a drugi sa visokim pritiskom.

Koristeći komprimirani zrak, takav automobil može se kretati brzinom do 70 km/h, što je optimalno za putovanje po gradu. Kada trebate povećati brzinu, možete se prebaciti na Plinski motor, a za ekstremno ubrzanje motori će raditi zajedno.

Designed by French by Motor Development International (MDI) mašina pod nazivom AIRPod pokreće se komprimiranim zrakom. Iako se proizvodi od 2009. dugo vremena izmamio je samo snishodljiv osmeh od svih (osim možda navijača ekologa). Zaista, u početku je mogao raditi samo u toplim klimatskim uvjetima: pneumatski propeler razvijen početkom 1990-ih nije se pokrenuo kada niske temperature. I iako je danas već razvijen sistem grijanja na komprimirani zrak, čime se proširuje geografija upotrebe AIRPod-a, on se može kupiti samo na Havajima (američka država).

Road show

U proljeće 2015. nezavisna kompanija ZPM (Zero Pollution Motor) održala je javnu emisiju u udarnom terminu na američkom televizijskom kanalu ABC kako bi privukla investitore (doslovno prevedeno na ruski kao “road show”). ZPM je od Francuza kupio pravo na proizvodnju i prodaju novog modela AIRPod - za sada samo na Havajima, izabranom kao "lansirno tržište".

Predstavljen projekat postrojenja za proizvodnju ekološki prihvatljivih proizvoda čisti automobili dva akcionara ZPM-a su poznati američki pjevač Pat Boone (vrhunac njegove karijere bio je 1950-ih) i filmski producent Eitan Tucker (“Shrek”, “Seven Years in Tibet” itd.). Ponudili su potencijalnim investitorima (takozvanim „poslovnim anđelima“) 50% dionica ZPM-a za 5 miliona dolara.

Investitori nisu žurili da isplate novac. Istovremeno, Robert Herjavec, vlasnik i osnivač kanadske IT kompanije Herjavec Group, koja se smatrala najperspektivnijom od njih, rekao je da ga zanima prodaja AIRPod-a ne u jednoj određenoj državi, već u cijeloj Sjedinjenim Državama. Tako menadžment ZPM-a trenutno pregovara sa Francuzima o proširenju prodajnog teritorija.

Pogonski uređaji >

Zračni motori (zračni motori)

Pneumatski motori, poznati i kao pneumatski motori, su uređaji koji pretvaraju energiju komprimovanog zraka u mehanički rad. U širem smislu, mehanički rad zračnog motora razumijeva se kao linearno ili rotacijsko kretanje - međutim, zračni motori koji stvaraju linearno povratno gibanje češće se nazivaju zračnim cilindrima, a koncept "zračnog motora" obično se povezuje s rotacijom osovine. . Zauzvrat, rotacijski zračni motori podijeljeni su, prema principu njihovog rada, na lopatice (aka ploča) i klipne - Parker proizvodi oba tipa.

Mislimo da je mnogim posjetiteljima naše stranice ništa manje poznato šta je avio motor, šta su, kako ih odabrati i druga pitanja vezana za ove uređaje. Takvi posjetioci bi vjerovatno željeli ići direktno tehničke informacije o pneumatskim motorima koje nudimo:

• Serija P1V-P: radijalni klip, 74...228 W
• Serija P1V-M: ploča, 200...600 W
• Serija P1V-S: ploča, 20...1200 W, nerđajući čelik
• Serija P1V-A: ploča, 1,6...3,6 kW
• Serija P1V-B: ploča, 5,1...18 kW

Za naše posjetioce koji nisu toliko upoznati sa zračnim motorima pripremili smo neke osnovne informacije o njima referentne i teorijske prirode, za koje se nadamo da će nekome biti od koristi:

Zračni motori postoje oko dva stoljeća, a sada se široko koriste industrijska oprema, ručni alat, u avijaciji (kao starter) iu nekim drugim oblastima.

Postoje i primjeri upotrebe pneumatskih motora u dizajnu automobila pogonjenih komprimiranim zrakom – prvo u osvit automobilske industrije u 19. stoljeću, a kasnije, u vrijeme novog interesovanja za automobilske motore „bez ulja“ od 80-ih godina 20. vijeka – međutim, nažalost, potonji tip primjene još uvijek izgleda neperspektivno.

Glavni „konkurenti“ vazdušnih motora su električni motori, koji tvrde da se koriste u istim područjima kao i pneumatski motori. Mogu se uočiti sljedeće opće prednosti pneumatskih motora u odnosu na elektromotore:
- pneumatski motor zauzima manje prostora od elektromotora što odgovara njegovim osnovnim parametrima
- pneumatski motor je obično nekoliko puta lakši od odgovarajućeg elektromotora
- pneumatski motori mogu izdržati bez problema visoke temperature, jake vibracije, šokove i druge vanjske utjecaje
- većina zračnih motora je potpuno pogodna za upotrebu u opasnim područjima i imaju ATEX certifikat
- pneumatski motori su mnogo tolerantniji na startovanje/zaustavljanje od električnih motora
- servisiranje pneumatskih motora je mnogo lakše nego električnih
- pneumatski motori standardno imaju mogućnost kretanja unazad
- pneumatski motori su općenito mnogo pouzdaniji od elektromotora - zbog jednostavnosti njihovog dizajna i malog broja pokretnih dijelova

Naravno, uprkos ovim prednostima, često se upotreba elektromotora pokazuje efikasnijom i sa tehničkog i sa ekonomskog gledišta; međutim, kada se koristi pneumatski pogon, to je obično zbog jedne ili više njegovih prednosti navedenih gore.

Princip rada i dizajn krilnog zračnog motora

Princip rada lopatičnog zračnog motora
1 - kućište rotora (cilindar)
2 - rotor
3 - oštrice
4 - opruga (gura lopatice)
5 - krajnja prirubnica sa ležajevima

Nudimo dvije vrste zračnih motora: klipni i lopatni motori; u isto vrijeme, potonji su jednostavniji, pouzdaniji, napredniji i kao rezultat toga rasprostranjeniji. Osim toga, obično su manji od klipnih zračnih motora, što ih čini lakšima za ugradnju u kompaktna kućišta uređaja koji ih koriste. Princip rada lopatičnog elektromotora je gotovo suprotan principu rada lopatičnog kompresora: u kompresoru, dovod rotacije (od elektromotora ili motora s unutrašnjim sagorijevanjem) na osovinu uzrokuje rotaciju rotora sa lopatice koje izlaze iz njegovih žljebova, a time i smanjenje komora za kompresiju; u pneumatskom motoru se komprimirani zrak dovodi do lopatica, što uzrokuje rotaciju rotora - odnosno energija komprimiranog zraka se u pneumatskom motoru pretvara u mehanički rad (rotacijsko kretanje osovine).

Vazdušni motor sa lopaticama sastoji se od kućišta cilindra u kojem je rotor postavljen na ležajeve - štoviše, nije postavljen direktno u centar šupljine, već je pomaknut u odnosu na potonje. Po cijeloj dužini rotora urezani su žljebovi u koje se ubacuju oštrice od grafita ili drugog materijala. Lopatice se potiskuju iz žljebova rotora djelovanjem opruga, pritiskajući zidove kućišta i formirajući šupljinu - radnu komoru - između njihovih površina, kućišta i rotora.

Komprimirani zrak se dovodi do ulaza u radnu komoru (može se dovoditi s obje strane) i gura lopatice rotora, što zauzvrat uzrokuje njihovo rotiranje. Komprimirani zrak prolazi kroz šupljinu između ploča i površina kućišta i rotora do izlaza, kroz koji se ispušta u atmosferu. Kod lopatičnih zračnih motora, okretni moment je određen površinom lopatica izloženih tlaku zraka i nivoom tog pritiska.

Kako odabrati pneumatski motor?

n	brzina
M	obrtni moment
P	moć
Q	Potrošnja SJW
	Mogući način rada
	Optimalni način rada
	Visoko trošenje (ne uvijek)

Za svaki zračni motor možete nacrtati grafikon koji pokazuje ovisnost momenta M i snage P, kao i potrošnje komprimiranog zraka Q, od brzine rotacije n (primjer je prikazan na slici desno).

Ako motor radi u praznom hodu ili slobodno hodi bez opterećenja na izlaznom vratilu, neće proizvoditi nikakvu snagu. Tipično, maksimalna snaga se razvija kada se motor uspori na otprilike polovinu maksimalnog broja okretaja u minuti.

Što se tiče obrtnog momenta, u režimu slobodne rotacije on je takođe nula. Odmah nakon što motor počne kočiti (kada se pojavi opterećenje), okretni moment počinje linearno rasti sve dok se motor ne zaustavi. Međutim, nemoguće je navesti tačnu vrijednost startnog momenta - iz razloga što lopatice (ili klipovi klipnog zračnog motora) mogu biti u različitim položajima kada dođe do potpunog zaustavljanja; Uvijek navedite samo minimalni startni moment.

Treba napomenuti da pogrešan odabir pneumatski motor je prepun ne samo neefikasnosti svog rada, već i većeg habanja: na velike brzine, oštrice se brže troše; Pri malim brzinama sa velikim obrtnim momentom, dijelovi prijenosa se brže troše.

Normalan izbor: morate znati obrtni moment M i brzinu n

U uobičajenom pristupu odabiru zračnog motora, počinje se uspostavljanjem okretnog momenta na određenoj potrebnoj brzini. Drugim riječima, da biste odabrali motor morate znati potrebni moment i brzinu. Budući da se, kao što smo gore napomenuli, maksimalna snaga razvija pri približno ½ maksimalne (slobodne) brzine zračnog motora, tada bi, u idealnom slučaju, trebali odabrati zračni motor koji pokazuje potrebnu brzinu i okretni moment pri vrijednosti snage blizu maksimalnoj. Svaka jedinica ima odgovarajuće grafikone koji pomažu u određivanju prikladnosti za određenu upotrebu.

Mali savjet: V opšti slučaj, možete odabrati pneumatski motor, koji, kada maksimalna snaga obezbeđuje nešto veću brzinu i obrtni moment nego što je potrebno, a zatim ih podesite podešavanjem pritiska pomoću regulatora i/ili protoka komprimovanog vazduha pomoću limitera protoka.

Ako su moment sile M i brzina n nepoznati

U nekim slučajevima moment i brzina nisu poznati, ali potrebna brzina kretanja tereta, moment poluge (radijus vektor ili, jednostavnije, udaljenost od centra primjene sile) i potrošnja energije su poznato. Na osnovu ovih parametara, obrtni moment i brzina se mogu izračunati:

Prvo, iako ova formula neće direktno pomoći u izračunavanju potrebnih parametara, razjasnimo šta je snaga (to je također, u slučaju zračnih motora, rotirajuća sila). Dakle, snaga (sila) je proizvod mase i ubrzanja gravitacije:

Gdje
F - potrebna snaga [N] (zapamtite to ),
m - masa [kg],
g - ubrzanje gravitacije [m/s²], u Moskvi ≈ 9,8154 m/s²

Na primjer, na ilustraciji s desne strane, teret težine 150 kg je okačen na bubanj postavljen na izlaznu osovinu zračnog motora. Stvar se dešava na Zemlji, u gradu Moskvi, a ubrzanje slobodnog pada iznosi otprilike 9,8154 m/s². U ovom slučaju, sila je približno 1472 kg m/s², odnosno 1472 N. Još jednom ponavljamo da ova formula nije direktno povezana sa metodama koje predlažemo za odabir zračnih motora.

Moment, također poznat kao moment sile, je sila koja se primjenjuje da izazove rotaciju objekta. Moment sile je proizvod rotacijske sile (izračunate koristeći gornju formulu) i udaljenosti od centra do točke njene primjene (moment poluge ili, jednostavnije, udaljenost od centra osovine zračnog motora do, u u ovom slučaju, površina bubnja montiranog na osovinu). Izračunavamo moment sile (tzv. obrtni moment, aka obrtni moment):

Gdje
M je traženi moment sile (moment) [Nm],
m - masa [kg],
g - ubrzanje gravitacije [m/s²], u Moskvi ≈ 9,8154 m/s²
r - moment poluge (radijus od centra) [m]

Na primjer, ako je promjer osovine + bubanj 300 mm = 0,3 m, i, prema tome, moment poluge = 0,15 m, tada će okretni moment biti približno 221 N·m. Obrtni moment je jedan od potrebnih parametara za odabir pneumatskog motora. Koristeći gornju formulu, može se izračunati na osnovu poznavanja mase i momenta poluge (u velikoj većini slučajeva, razlike u ubrzanju slobodnog pada mogu se zanemariti zbog rijetkosti upotrebe pneumatskih motora u svemiru ).

Brzina rotora zračnog motora može se izračunati poznavanjem brzine kretanje napred opterećenje i moment poluge:

Gdje
n - željena brzina rotacije [min -1],
v - brzina translatornog kretanja tereta [m/s],
r - moment poluge (radijus od centra) [m],
π - konstanta 3.14
Korekcioni faktor od 60 je uveden u formulu kako bi se okretaji u sekundi pretvorili u okretaje u minuti, koji se lakše čitaju i šire se koriste u tehničkoj dokumentaciji.

Na primjer, s translacijskom brzinom od 1,5 m/s i obrtnim momentom poluge (radijusom) od 0,15 m predložena i u prethodnom primjeru, potrebna brzina rotacije osovine bit će približno 96 o/min. Brzina rotacije je još jedan parametar neophodan za odabir pneumatskog motora. Koristeći gornju formulu, može se izračunati, znajući moment poluge i brzinu translacijskog kretanja tereta.

Gdje
P - potrebna snaga [kW] (zapamtite to ),
M - moment sile, poznat i kao moment [Nm],
n - brzina rotacije [min -1],
9550 - konstanta (jednako 30/π za pretvaranje brzine iz radijana/s u okretaje/min, pomnoženo sa 1000 za pretvaranje vati u čitljivije i uobičajenije kilovate iz tehničke dokumentacije)

Na primjer, ako je okretni moment 221 Nm pri brzini rotacije od 96 o/min, tada će potrebna snaga biti približno 2,2 kW. Naravno, iz ove formule može se izvesti i obrnuto: izračunati obrtni moment ili brzinu rotacije osovine pneumatskog motora.

Vrste mjenjača (mjenjač)

U pravilu je osovina pneumatskog motora povezana s rotacijskim recipijentom ne direktno, već preko prijenosnika-reduktora integriranog u dizajn pneumatskog motora. Postoje menjači različite vrste, od kojih su glavni planetarni, spiralni i pužni.

Planetarni reduktor

Planetarni menjači karakteriziraju se visoka efikasnost, nizak inercijski moment, mogućnost stvaranja visokih prijenosnih odnosa, kao i male dimenzije u odnosu na stvoreni moment. Izlazna osovina se uvijek nalazi u sredini kućišta planetarni zupčanik. dijelovi planetarni menjač su podmazani mašću, što znači da se zračni motor sa takvim mjenjačem može ugraditi u bilo koji željeni položaj.
+ mala ugradne dimenzije
+ sloboda u izboru pozicije ugradnje
+ jednostavan prirubnički spoj
+ mala težina
+ izlazno vratilo je u sredini
+ visoka efikasnost rad

Helikalni mjenjač

Spiralne transmisije takođe su visoko efikasni. Nekoliko stupnjeva redukcije omogućava postizanje visokih prijenosnih odnosa. Pogodnost i fleksibilnost u ugradnji olakšavaju centralna lokacija izlaznog vratila i mogućnost ugradnje zračnog motora sa spiralnim mjenjačem bilo na prirubnicu ili na postolje.

Međutim, takvi mjenjači se podmazuju prskanjem ulja (postoji neka vrsta „uljne kupke“ u kojoj se pokretni dijelovi mjenjača uvijek moraju djelomično uroniti), pa se stoga položaj zračnog motora s takvim zupčanikom mora odrediti u unaprijed - uzimajući to u obzir, odgovarajuću količinu ulja za punjenje mjenjača i položaj čepova za punjenje i ispuštanje.
+ visoka efikasnost
+ jednostavna instalacija preko prirubnice ili nosača
+ relativno niska cijena
- potreba da se unapred planira položaj instalacije
- veća težina od planetarnih ili pužnih mjenjača

Pužni zupčanik

Pužni zupčanici odlikuju se relativno jednostavnim dizajnom, zasnovanim na vijku i zupčaniku, zbog čega se uz pomoć takvog mjenjača mogu postići visoki prijenosni omjeri pri niskim ukupne dimenzije. Međutim, efikasnost pužnog zupčanika je znatno niža od one planetarnog ili spiralnog zupčanika.

Izlazna osovina je usmjerena pod uglom od 90° u odnosu na osovinu zračnog motora. Ugradnja zračnog motora s pužnim prijenosnikom moguća je ili kroz prirubnicu ili na postolje. Međutim, kao iu slučaju spiralnih zupčanika, to je donekle komplicirano činjenicom da pužni mjenjači, kao i spiralni mjenjači, također koriste podmazivanje prskanjem ulja - stoga je potrebno unaprijed znati položaj ugradnje takvih sistema, jer to će uticati na količinu ulja ulivenog u mjenjač, ​​kao i na položaj priključaka za punjenje i odvod.
+ nisko, u odnosu na omjer prijenosa, težina
+ relativno niska cijena
- relativno niska efikasnost
- potrebno je unaprijed znati položaj ugradnje
+/- izlazna osovina je pod uglom od 90° u odnosu na osovinu zračnog motora

Metode podešavanja zračnog motora

Donja tabela prikazuje dva glavna načina regulacije rada zračnih motora:

Kontrola protoka Glavni način regulacije rada pneumatskih motora je ugradnja regulatora protoka komprimiranog zraka (graničnika protoka) na ulaz jednotaktnog motora. U aplikacijama u kojima je predviđeno okretanje motora i brzina motora mora biti ograničena u oba smjera, regulatori sa premosnim vodovima trebaju biti instalirani na obje strane zračnog motora. Ograničenje napajanja ili izlaza na 1-smjernom motoru Ograničenje napajanja na motoru za rikverc Ograničenje izlaza na reverznom motoru Prilikom regulacije (ograničavanja) dovoda komprimiranog zraka u pneumatski motor, uz održavanje njegovog tlaka, brzina slobodne rotacije rotora pneumatskog motora opada - uz održavanje, međutim, ukupni pritisak komprimirani zrak na površinu lopatica. Kriva obrtnog momenta postaje strmija: Krivulja obrtnog momenta To znači da je pri malim brzinama rotacije moguće dobiti puni obrtni moment od zračnog motora. Međutim, to takođe znači da kada jednaka brzina rotacijom, motor razvija manji obrtni moment nego što bi se razvio da je doveden puna zapremina komprimovanog vazduha.

Regulacija pritiska Brzina i obrtni moment zračnog motora također se mogu podesiti promjenom pritiska komprimiranog zraka koji se na njega dovodi. Da biste to učinili, na ulaznom cjevovodu se postavlja reduktor tlaka. Kao rezultat toga, motor stalno prima neograničenu količinu komprimiranog zraka, ali pod nižim tlakom. U isto vrijeme, kada se pojavi opterećenje, razvija se manji moment na izlaznom vratilu. Regulacija pritiska Regulacija pritiska Smanjenje ulaznog pritiska komprimovanog vazduha smanjuje obrtni moment koji proizvodi motor prilikom kočenja (primenjeno opterećenje), ali i smanjuje brzinu.

Kontrola rada i smjera rotacije

Vazdušni motor radi kada se komprimirani zrak dovodi do njega i kada se komprimirani zrak ispušta iz njega. Ako je potrebno osigurati rotaciju osovine pneumatskog motora samo u jednom smjeru, tada dovod komprimiranog zraka treba osigurati samo do jednog od pneumatskih ulaza jedinice; U skladu s tim, ako je potrebno da se osovina zračnog motora okreće u dva smjera, tada je potrebno osigurati naizmjenično dovod komprimiranog zraka između oba ulaza.

Komprimirani zrak se dovodi i ispušta pomoću kontrolnih ventila. Mogu se razlikovati po načinu aktiviranja: najčešći su ventili sa električno kontrolisan(elektromagnetski, također poznat kao solenoid, čije se otvaranje ili zatvaranje vrši primjenom napona na indukcijsku zavojnicu koja uvlači klip), sa pneumatski kontrolisan(kada se signal za otvaranje ili zatvaranje daje dovodom komprimiranog zraka), mehanički (kada je otvaranje ili zatvaranje uzrokovano mehanički, automatskim pritiskom na neko dugme ili polugu) i ručni (slično mehaničkom, osim što se otvara ili zatvara ventil se vrši direktno osobom).

Najjednostavniji slučaj koji vidimo je, naravno, s jednosmjernim pneumatskim motorima: za njih trebate samo osigurati komprimirani zrak na jedan od ulaza. Nema potrebe da se na bilo koji način kontrolira izlaz komprimiranog zraka iz drugog pneumatskog priključka pneumatskog motora. U tom slučaju, dovoljno je ugraditi 2/2-smjerni elektromagnetni ventil ili drugi 2/2-smjerni ventil na ulaz komprimiranog zraka u pneumatski motor (zapamtite da je dizajn "X/Y-smjerni ventil" znači da ovaj ventil ima X priključke kroz koje se radni fluid može dovoditi ili uklanjati, i Y pozicije u kojima se radni dio ventila može smjestiti). Slika desno, međutim, pokazuje upotrebu 3/2-smjernog ventila (još jednom ponavljamo da u slučaju jednosmjernih pneumatskih motora nije bitno koji ventil koristiti - 2/2-smjerni ili 3/2-smjerni). Općenito, slika na desnoj strani prikazana je uzastopno, s lijeva na desno, shematski sledećim uređajima Dodatna oprema: zaporni ventil, filter za komprimovani vazduh, regulator pritiska, 3/2-kraki ventil, regulator protoka, vazdušni motor.

U slučaju dvosmjernih motora, zadatak postaje malo složeniji. Prva opcija je korištenje jednog 5/3 ventila - takav ventil će imati 3 položaja (stop, kretanje napred, unazad) i 5 priključaka (jedan za ulaz komprimiranog zraka, jedan za dovod komprimiranog zraka na svaki od dva pneumatska priključka zračnog motora i još jedan za uklanjanje komprimovanog zraka iz svakog od ista dva priključka). Naravno, takav ventil će imati najmanje dva aktuatora - u slučaju, na primjer, sa solenoidnim ventilom, to će biti 2 indukcijska zavojnica. Slika desno prikazuje redom, s lijeva na desno: 5/3-smjerni ventil, regulator protoka sa ugrađenim nepovratni ventil(tako da komprimirani zrak može izaći), zračni motor, drugi regulator protoka sa nepovratnim ventilom.

Alternativna opcija za kontrolu 2-smjernog zračnog motora je korištenje dva odvojena 3/2-smjerna ventila. U osnovi, ova shema se ne razlikuje od opcije s 5/3-krakim ventilom opisanom u prethodnom paragrafu. Slika desno prikazuje, redom, s lijeva na desno, 3/2-smjerni ventil, regulator protoka sa ugrađenim nepovratnim ventilom, zračni motor, drugi regulator protoka sa ugrađenim nepovratnim ventilom i još jedan 3/2-smjerni ventil.

Prigušivanje buke

Buka koju stvara zračni motor tokom rada je kombinacija mehaničke buke od pokretnih dijelova i buke koju stvara pulsiranje komprimovanog zraka koji izlazi iz motora. Utjecaj buke iz zračnog motora može prilično primjetno utjecati na ukupnu pozadinu buke na mjestu ugradnje - ako se, na primjer, dozvoli da komprimirani zrak slobodno izlazi iz zračnog motora u atmosferu, tada nivo zvučnog tlaka može dostići, ovisno o tome na određenoj jedinici, do 100-110 dB(A ) pa čak i više.

Prvo, trebali biste pokušati, ako je moguće, izbjeći stvaranje efekta mehaničke rezonancije zvuka. Ali čak i unutra najbolji uslovi, buka i dalje može biti vrlo primjetna i neugodna. Da biste uklonili buku, trebali biste koristiti filtere prigušivača - jednostavne uređaje posebno dizajnirane za ovu svrhu i raspršivanje protoka komprimiranog zraka u svom kućištu i materijalu filtera.

Prema materijalu izrade, prigušivači se dijele na one izrađene od sinterirane (odnosno pretvorene u prah i potom oblikovane/sinterirane pod visokim pritiskom i temperaturom) bronze, bakra ili od nerđajućeg čelika, sinterovane plastike, kao i one od pletene žice zatvorene u čelično ili aluminijumsko mrežasto kućište, a izrađene na bazi drugih filterskih materijala. Prve dvije vrste su obično male kao propusni opseg, i po veličini i jeftino. Takvi prigušivači se obično postavljaju na ili blizu samog zračnog motora. Primjeri ovih uključuju, između ostalog, .

Prigušivači od žičane mreže mogu imati vrlo veliku propusnost (čak i redove veličine veće od zahtjeva za komprimiranim zrakom najvećeg pneumatskog motora), veliki prečnik priključka (od onih koje nudimo do 2") navoja. Žičani prigušivači, po pravilu, prljaju se mnogo sporije i mogu se efikasno i više puta regenerisati - ali, nažalost, obično koštaju mnogo više od sinterovanih bronzanih ili plastičnih.

Kada je u pitanju postavljanje prigušivača, postoje dvije glavne opcije. Najviše na jednostavan način je zašrafiti prigušivač direktno na zračni motor (ako je potrebno, preko adaptera). Međutim, prvo, komprimirani zrak na izlazu iz zračnog motora obično je podložan prilično jakim pulsacijama, koje smanjuju učinkovitost prigušivača i, potencijalno, smanjuju njegov vijek trajanja. Drugo, prigušivač ne eliminiše u potpunosti buku, već je samo smanjuje - a kada se prigušivač postavi na jedinicu, najvjerovatnije će biti još uvijek dosta buke. Stoga, ako je moguće i po želji, da se nivo zvučnog pritiska što je više moguće smanji, treba preduzeti sledeće mere, selektivno ili u kombinaciji: 1) ugraditi neku vrstu ekspanzione komore između pneumatskog motora i prigušivača, čime se smanjuje pulsiranje komprimovanog vazduha, 2) spojite prigušivač kroz mekano fleksibilno crevo, koje služi istoj nameni, i 3) pomerite prigušivač na mesto gde buka nikoga neće ometati.

Također treba imati na umu da početno nedovoljna propusnost prigušivača (zbog greške u odabiru) ili njegova (djelomična) blokada od kontaminacije koja je nastala tokom rada može dovesti do značajnog otpora koji prigušivač čini protoku izlaznog komprimiranog zraka - što zauzvrat dovodi do smanjenja snage zračnog motora. Odaberite (uključujući i u dogovoru s nama) prigušivač dovoljnog kapaciteta, a zatim, tokom njegovog rada, pratite njegovo stanje!

Među glavnim oblastima inženjerskih istraživanja su električna vozila, hibridna vozila i vozila na vodikovo gorivo. Vodonično gorivo i druge javno dostupne tehnologije za proizvodnju jeftine energije strogo su zabranjene od strane svjetskih naftnih i industrijskih monopolista. Međutim, napredak se ne može zaustaviti i stoga neka preduzeća i individualni entuzijasti nastavljaju da stvaraju jedinstvena vozila.

Današnja tema razgovora tiče se posebno pneumatskih vozila. Pneumatski automobil je, takoreći, nastavak teme parnog automobila, jedne od mnogih grana upotrebe motora koji rade zbog razlike u tlaku plina. Inače, parna mašina je izmišljena mnogo prije pojave prve parne mašine, James Watt, prije više od 2 hiljade godina, od strane Herona Aleksandrijskog. Heronovu ideju razvio je i utjelovio u malim kolicima Belgijanac Ferdinand Verbiest 1668.

Povijest stvaranja automobila nam ne prenosi mnogo informacija o uspješnim i neuspješnim pokušajima izumitelja da koriste jednostavan i jeftin mehanizam kao motor. U početku je bilo pokušaja da se iskoristi sila velike opruge i sila zamašnjaka. Ovi mehanizmi su čvrsto uspostavili svoju poziciju u dječjim igračkama. Ali koristeći ih kao motor auto u punoj veličini izgleda neozbiljno. Međutim, takvi pokušaji se nastavljaju i čini se da će u bliskoj budućnosti, neobični automobili moći će pouzdano konkurirati automobilima opremljenim motorima s unutrašnjim sagorijevanjem.

Uprkos naizgled beskorisnosti ove oblasti rada u oblasti drumskog transporta, pneumatsko vozilo ima mnoge prednosti. Ovo je ekstremna jednostavnost i pouzdanost dizajna, njegova izdržljivost i jeftino. Ovaj motor je tih i ne zagađuje vazduh. Očigledno sve to privlači brojne pobornike ove vrste transporta.

Ideja korištenja komprimiranog zraka za pogon strojeva i transporta nastala je davno i patentirana je u Velikoj Britaniji davne 1799. godine. Očigledno je nastao iz želje da se parna mašina što više pojednostavi i učini izuzetno kompaktnom za upotrebu u automobilu. Praktična upotreba Vazdušni motor je implementiran u Americi 1875. godine. Tu su izgrađene rudničke lokomotive koje su vozile na komprimirani zrak. Prvo auto s pneumatskim motorom, prvi put je demonstrirana 1932. godine u Los Angelesu.

Pojavom parne mašine, pronalazači su pokušali da je ugrade na „samohodne kočije“, ali se pokazalo da glomazni i teški parni kotao nije pogodan za ovu vrstu transporta.
Pokušali su koristiti električni motor i baterije za samohodni transport, i postignuti su određeni uspjesi, ali se motor s unutrašnjim sagorijevanjem u to vrijeme pokazao nekonkurentnim. Kao rezultat žestoke konkurencije između njega i parna mašina, motor sa unutrašnjim sagorevanjem je ipak pobedio.

Unatoč mnogim nedostacima, ovaj motor i danas dominira u mnogim područjima ljudske djelatnosti, uključujući sve vrste transporta. O nedostacima motora sa unutrašnjim sagorevanjem i potrebi njegovog pronalaženja dostojna zamena, sve se više govori u naučnim krugovima i piše u raznim popularnim publikacijama, ali su svi pokušaji da se nove tehnologije lansiraju u masovnu proizvodnju strogo blokirane.

Inženjeri i pronalazači stvaraju najzanimljivije i obećavajući motori, sposoban da u potpunosti zamijeni motore s unutarnjim sagorijevanjem, ali svjetski naftni i industrijski monopolisti koriste svoju polugu kako bi spriječili napuštanje motora s unutarnjim sagorijevanjem i upotrebu novih, alternativni izvori energije.

Pa ipak, pokušaji stvaranja serijski automobil bez motora sa unutrašnjim sagorevanjem, ili sa njegovom delimičnom, sekundarnom upotrebom, nastaviti.

Indijska kompanija Tata Motors priprema se za pokretanje masovne proizvodnje malog gradskog automobila, Tata AIRPOD, čiji motor radi na komprimirani zrak.

Amerikanci pripremaju i šestosjed CityCAT za masovnu proizvodnju,
pogonjen komprimiranim zrakom. Sa dužinom od 4,1m. i širine 1,82 m., automobil je težak 850 kilograma. Može postići brzinu do 56 km/h i preći put do 60 kilometara. Pokazatelji su vrlo skromni, ali prilično podnošljivi za grad, uzimajući u obzir brojne prednosti automobila i njegovu vrlo nisku cijenu.

Svi koji imaju auto ili su u srodstvu drumski transport, oni vrlo dobro znaju koliko je moderno strukturno složeno motor automobila unutrašnjim sagorevanjem. Pored činjenice da je sam motor strukturno prilično složen, zahtijeva sistem doziranja goriva i ubrizgavanja, sistem paljenja, starter, sistem hlađenja, prigušivač, mehanizam kvačila, mjenjač i složeni prijenos.

Sve to motor čini skupim, nepouzdanim, kratkotrajnim i nepraktičnim. Da ne spominjemo činjenicu da izduvni gasovi truju vazduh i okolinu.

Vazdušni motor je sušta suprotnost motora sa unutrašnjim sagorevanjem. Izuzetno je jednostavan, kompaktan, tih, pouzdan i izdržljiv. Ako je potrebno, može se postaviti čak i na točkove automobila. Značajan nedostatak ovog motora, koji ne dozvoljava da se slobodno koristi u vozilima, je ograničena kilometraža od jednog točenja goriva.

Da biste povećali domet pneumatskog vozila, morate povećati volumen zračnih cilindara i povećati tlak zraka u cilindrima. Oba imaju stroga ograničenja u pogledu dimenzija, težine i čvrstoće cilindara. Možda će jednog dana ovi problemi biti riješeni, ali za sada se koriste takozvani hibridni pogonski sistemi.

Konkretno, za pneumatsko vozilo se predlaže korištenje motor male snage sa unutrašnjim sagorevanjem, koje neprestano pumpa vazduh u radne cilindre. Motor radi neprekidno, pumpajući vazduh u cilindre, a gasi se tek kada pritisak u cilindrima dostigne svoju maksimalnu vrednost. Ovo rješenje može značajno smanjiti potrošnju benzina, emisiju ugljičnog monoksida u atmosferu i povećati domet pneumatskog vozila.

Takva hibridna shema je univerzalna i uspješno se koristi, uključujući i električna vozila. Jedina razlika je u tome što umjesto cilindra sa komprimiranim zrakom koristite elektricna baterija, a umjesto pneumatskog motora - elektromotor. Motor sa unutrašnjim sagorevanjem male snage rotira električni generator, koji puni baterije, koje zauzvrat napajaju elektromotore.

Suština bilo kojeg hibridno kolo je nadoknaditi potrošenu energiju pomoću motora sa unutrašnjim sagorevanjem. Ovo omogućava upotrebu motora manje snage. Radi u najpovoljnijem režimu i troši manje goriva, što znači da emituje manje toksičnih tvari. Pneumatsko ili električno vozilo ima mogućnost povećanja kilometraže, jer se potrošena energija djelomično nadopunjuje direktno tokom vožnje.

Prilikom čestih zaustavljanja na semaforima, pri kretanju i spuštanju niz strmine, vučni motor ne troši energiju i cilindri ili baterije se čisto pune. Tokom dugih zaustavljanja, bolje je napuniti rezerve energije sa standardne benzinske pumpe.

Zamislite da ste stigli na posao, automobil je parkiran, a motor nastavlja da radi, dopunjavajući rezerve energije u cilindrima. Hoće li to negirati sve prednosti hibridnog automobila? Hoće li se ispostaviti da ušteda na benzinu neće biti toliko značajna koliko bismo željeli?

U danima moje daleke mladosti razmišljao sam i o vazdušnom motoru za domaći auto. Samo je smjer moje potrage bio hemijske prirode. Hteo sam da pronađem supstancu koja bi burno reagovala sa vodom ili drugom supstancom, oslobađajući gasove. Tada nisam mogao pronaći ništa prikladno i ideja je zauvijek napuštena.

Ali pojavila se još jedna ideja - zašto ne koristiti vakuum umjesto visokog tlaka zraka? Ako je cilindar sa komprimiranim zrakom na bilo koji način oštećen ili tlak zraka prelazi dopuštenu granicu, onda je to preplavljeno njegovim trenutnim uništenjem, poput eksplozije. Ovo ne ugrožava vakuumski cilindar; on se jednostavno može spljoštiti atmosferskim pritiskom.

Za dobijanje visokog pritiska u cilindru, oko 300 bara, potreban vam je poseban kompresor. Da bi se postigao vakuum u cilindru, dovoljno je pustiti dio obične vodene pare unutra. Ohlađena para će se pretvoriti u vodu, smanjujući zapreminu za 1600 puta i... cilj je postignut, dobija se delimični vakuum. Zašto djelimično? Da, jer ne može svaki cilindar izdržati duboki vakuum.

Onda je sve jednostavno. Da bi automobil mogao da putuje što je dalje moguće na jednom cilindru, neophodno je dovod pare, a ne vazduha u vazdušni motor. Nakon završetka posla, para prolazi kroz sistem za hlađenje, gdje se hladi i pretvara u vodu i ulazi u vakuumski cilindar. Odnosno, ako para, recimo 1600 cm3, prođe kroz motor, tada će samo 1 cm3 vode ući u cilindar. Tako samo mala količina vode ulazi u vakuumski cilindar i njegovo vrijeme rada se višestruko povećava.

Vratimo se, međutim, našim pneumatskim vozilima. Indijska kompanija Tata Motors će masovno proizvoditi kompaktni gradski automobil na komprimirani zrak. Kompanija tvrdi da je njihovo pneumatsko vozilo sposobno da ubrza do 70 km/h i pređe do 200 kilometara sa jednim punjenjem goriva.

Zauzvrat, Amerikanci za serijsku proizvodnju pripremaju i pneumatsko vozilo CityCAT sa šest sjedišta. Deklarisane karakteristike ukazuju da će automobil moći da ubrza do 80 km/h, a domet vožnje će biti 130 km. Planirano je i puštanje u seriju još jednog pneumatskog vozila američke kompanije MDI, malog trosjeda MiniCAT.

Mnoge kompanije su se zainteresovale za pneumatska vozila. Australija, Francuska, Meksiko i niz drugih zemalja također su spremne za početak proizvodnje ovog još uvijek neobičnog, ali ohrabrujućeg vida transporta. Motor sa unutrašnjim sagorevanjem će i dalje morati da napusti arenu i ustupi mesto drugom motoru, jednostavnijem i pouzdanijim. Teško je reći kada će se to dogoditi, ali će se sigurno dogoditi. Napredak ne može da miruje.