Текст книги "Большая энциклопедия техники"

Портальный кран

Портальный кран – грузоподъемная машина, поворотная часть крана его установлена на порталах металлической несущей конструкции П-образной формы, состоящей из соединенных между собой стоек и верхней рамы. Портальный кран установлен на портале, движется по рельсам. Скорость передвижения крана 30 м/мин, скорость монтажного крана меньше, чем у перегрузочного. По виду выполняемых работ портальные краны бывают перегрузочные и монтажные. Механизм подъема грузов – лебедка и стальной трос с прикрепленным грузозахватным приспособлением – крюком, грейфером, магнитом. Стреловое устройство с горизонтальным перемещением грузов, у которого рабочим движением является изменение вылета стрелы. Механизм привода – электрический двигатель. Управление краном осуществляет крановщик из кабины, которая расположена на поворотной части крана. Кран снабжен предохранительным устройством от действия ветра. Для торможения служат механические тормоза. Грузоподъемность перегрузочных кранов – 5—40 т, монтажных – до 300 т. Вылет стрелы – 25—35 м у перегрузочных кранов и 50—100 м – у судостроительных. Скорость подъема груза – 60—90 м/мин. Конструкции крана сварные, выполнены из прочной стали. Производство портальных кранов и их широкое применение налажено с середины ХХ в. Это связано с потребностью производства, особенно такой отрасли хозяйства, как судостроение, с увеличением мощности портов. Модификация портальных кранов зависит от характера выполняемой ими работы. Портальные краны используются для перегрузочных работ в порту, на складах, в судостроении, в судоремонте на берегу и в плавучих доках, в строительстве гидротехнических сооружений, для сборочно-монтажных работ. Особый тип портального крана – грейферно-бункерный кран с программным управлением, у него грейфер заполняет бункер, находящийся на портале. Этот кран используется для разгрузки судов и отличается высокой производительностью. Основная задача совершенствования конструкции портальных кранов – это увеличение основных характеристик – грузоподъемности, длины вылета, повышение производительности, увеличение скорости рабочих движений, использование автоматических грузозахватных устройств и систем управления, увеличение точности работы, уменьшение собственной массы подъемного крана.

Пресс для изготовления кирпича

Пресс для изготовления кирпича – машина статического действия для обработки материала и придания ему нужной формы (формования). Основные рабочие части пресса – ползун, станина с направляющими для ползуна, стол, привод, механизм управления всеми устройствами пресса. Подвижная часть устроена следующим образом: инструмент крепится к ползуну, неподвижная часть – к столу. Формование происходит между подвижной и неподвижной частями. Основные параметры пресса – скорость движения ползуна, от которого зависит производительность, размеры стола, номинальное усилие. Кирпич был самым древним строительным материалом, изготовленным искусственно. В Древнем Египте, в Монхенджо-Даро в строительстве использован обожженный кирпич в III—II тысячелетии до н. э. Кирпич использовался в Месопотамии, Древнем Риме для строительства сложных декоративных конструкций, узорной кладки.

Применялся также глазурованный кирпич. Для этого лицевую сторону кирпича, изготовленного, как правило, из красножгущейся глины, покрывали глазурью. В Средние века кирпич широко применяли в строительстве и отделке зданий и в Азии, и в Европе; в Германии и Прибалтике в XIII—XVI вв. – это так называемая кирпичная готика, а в России в XVII в. – «узорочная» архитектура. Но до XIX в. сама технология производства кирпича была очень примитивной – ручной. Формование осуществлялось вручную, сушка – в печках-времянках, сделанных из необожженного, высушенного кирпича-сырца. И только с середины XIX в. с ростом промышленного производства было построено устройство для формования кирпича – ленточный пресс, и для обжига – кольцевая обжиговая печь. В конце XIX в. стали выпускать глинообрабатывающие машины, вальцы, сушилки. Технология изготовления кирпича стала механизированной. Дробление глины происходит в вальцах, перетирание – на бегунах, и после этого глиняное тесто направляется в ленточный вакуум-пресс, который непрерывно выделывает брус, он режется струнным устройством на отдельные кирпичи, они укладываются на специальные полки и дальше направляются в сушилку. Высушенный кирпич перегружается на печные вагонетки, поступающие в туннельные печи, где при температуре 900 °С обжигается. Готовый обожженный кирпич сортируется, складывается на специальные поддоны и направляется на склады. В наше время формование и производство кирпича во всех странах механизировано и автоматизировано. Это дает возможность изготовлять кирпич с различными свойствами и назначением: сплошной, дырчатый, щелевой, пустотелый, с повышенной теплоизоляцией, глиняный – лекальный. Кирпич – искусственный камень, в процессе обработки получивший свойства натурального камня: прочность, морозостойкость, водостойкость. Он имеет правильную форму и размеры 250 × 120 × 65 мм и 250 × 120 × 88 мм. Готовый кирпич подразделяется на марки. Сырье для изготовления кирпича – глина, суглинки, пески. Дальнейшее развитие и усовершенствование конструкции формовочных машин направлено на увеличение производительности и качества, создание и использование автоматических систем управления.

Прокатный стан

Прокатный стан – машина, обрабатывающая металл или другие материалы между вращающимися валками способом прокатки для придания изделиям нужной формы. Прокатка – непрерывный процесс. Валки имеют форму цилиндра. Совмещение двух валков – калибр. Прокатка основана на свойстве металлов – пластичности оборудования, придающего изделию нужную форму. Она называется основным оборудованием прокатного стана. Это одна или несколько главных линий, в каждой расположено по три вида устройств – прокатные валки, станины, плитовины, проводки, электродвигатели для вращения валков, установочные механизмы, передаточные устройства из шестеренной клети, шпинделей, муфт. Самые распространенные станы с горизонтальными валками. Но есть и универсальные, где вблизи горизонтальных валков расположены вертикальные станы винтовой прокатки, у которых валки расположены под углом подачи. Но основная конструкция всех станов, как правило, одинакова. Станина установлена на плитовине, прикрепленной к бетонному фундаменту, и изготовлена из стали. Ее масса 60—120 т и более, механизм привода стана – электрический. Общая мощность электродвигателей 200—300 МВт. Вспомогательное оборудование стана предназначено для подачи, поворота, транспортирования, охлаждения, разматывания и сматывания, отделки, правки обрабатываемого металла, укладки и упаковки готовых изделий. Станы используются для прокатки полос металла, труб, проволоки, листов, ленты, профилей. Прокатка применяется горячая и холодная. Но когда и где появился самый первый прокатный стан, неизвестно. Сначала, по-видимому, практиковали прокатку цветных металлов. Прокатка железа началась с XVIII в. Особенно широкое развитие она имела в России, на Урале для производства кровельного железа, заготовки в полосу или в лист. В конце XVIII в. приводом прокатного стана стала паровая машина. В 1783 г. в Англии Г. Корт сконструировал и использовал прокатный стан с калибровочными валками. В середине XIX в. прокатка стала одним из основных циклов металлургических заводов, в 1856 г. в Германии появился стан для прокатки балок, в 1885 г. – для прокатки труб. В 1906 г. также в Германии был впервые применен электродвигатель. Непрерывная горячая прокатка листов в 1892 г. в Чехии, холодная прокатка труб в 1930 г. в США. В России центрами проката являются металлургические заводы в Ижорах, Электростали, Нижнем Новгороде.

Современные прокатные станы различаются по числу и расположению рабочих клетей, определяющихся назначением стана.

Основные типы прокатных станов одноклетьевые – блюминги или слябинги, станы для прокатки труб, листов, ленты, шаров.

Многоклетьевые, непрерывные для горячей прокатки полос, проволоки, труб и для холодной прокатки листов, ленты, профилей. Различны скорости прокатки. Они зависят от сорта, производительности, технологического процесса. Наибольшие скорости у непрерывных станов – до 40 м/с.

Заготовочный стан – блюминг или слябинг. Использует два типа материала – отлитых слитков или непрерывно литых заготовок. В нем происходит деление заготовки на куски.

Листовой и полосовой стан. Применяется для горячей прокатки и получения листов металла толщиной 3—50 мм, рулонных полос толщиной 1,2—20 мм, плит толщиной 50—350 мм.

Сортовые станы – универсальные. Разнообразны по расположению оборудования и характеристике. Применяются для прокатки балок, рельсов, проволоки, медных сплавов.

Трубопрокатные станы (агрегаты) – это установка обычно из трех станов. Первый стан выполняет отверстие в заготовке слитка, второй протягивает, третий – используется для калибровки. Самые высокопроизводительные трубопрокатные станы – непрерывные.

Станы холодной прокатки – листовые рулонные, лентопрокатные – применяются для прокатки стали и цветных металлов.

Деталепрокатные станы используются для изготовления точных заготовок деталей машиностроения – круглых, шаров, колес, винтов, труб, инструмента, фрез, сверл – способом поперечной и винтовой прокатки. Конструкции этих станов разнообразны и зависят от назначения.

Дальнейшее развитие станкостроения направлено на широкое использование автоматики в системах управления, новейших технологий, повышение производительности.

Самоходный кран

Стреловой самоходный поворотный кран – машина для подъема грузов. В зависимости от вида движения имеют различное устройство и сферу использования. На шасси автомобиля – автомобильный и железнодорожный, на специальном шасси – пневмоколесный, на гусеничном ходу или на базе трактора – гусеничный кран универсального применения. Управление краном осуществляет крановщик. В зависимости от вида работы самоходный кран оборудован сменными стрелами. Стрелы могут иметь различную длину и форму – прямую, телескопическую. Длина может достигать 60—100 м. Стреловые краны снабжены крюковыми, грейферными захватами или электромагнитом. Грузоподъемность крана может быть различной, чем меньше вылет стрелы, тем больше грузоподъемность. У железнодорожных кранов грузоподъемность может достигать 40 т, у специальных монтажных – 600 т и более, у автомобильных – 16—40 т, у пневмоколесных до 200 т. Скорость движения крана зависит от грузоподъемности и вылета стрелы, обычно она составляет 5—25 м/мин, скорость вращения 1—3 мин. Передвижение крана во время работы – 1—10 км/ч. Конструкции самоходных кранов выполнены из прочных сплавов. Для увеличения устойчивости крана во время работы используют специальные выносные опоры. Производство самоходных кранов налажено с середины ХХ в. Потребность в них очень высока и соответственно очень широк диапазон их применения в различных областях производства. Они используются для погрузочно-разгрузочных работ, для монтажа в строительстве, на промышленных предприятиях, на транспорте. Дальнейшее использование таких кранов ставит задачей повысить их маневренность, грузоподъемность, высоту подъема груза.

Сновальная машина

Сновальная машина – машина ткацкого производства, выполняющая навивку нитей основы с однониточной паковки – бобины – на многониточную паковку – сновальный валик, равномерно распределяя нить по ширине паковки.

Основные рабочие устройства сновальной машины – это рамка-шпулярник, на которой размещаются бобины, рядок, равномерно распределяющий нить по ширине сновки, валик, отмечающий длину нитей. Снование различается по виду пряжи и по способу. Но все способы дают разделение на равные части основных нитей в ткани.

Снование бывает: патронное, ленточное, секционное.

Патронное снование

На отдельный сновальный валик наматывается нить каждой части, число нитей при этом равняется числу нитей в ткани. Группа сновальных валиков – это партия. Нити с валиков партии соединяются и наматываются на навой для ткачества – эта работа называется шлихтованием. Патронное снование самое производительное, его скорость составляет 18 м/с. Это снование используется для сматывания льняных и хлопчатобумажных нитей.

Ленточное снование

Нити основы последовательно наматываются на барабан отдельными частями – лентами. При этом число нитей на барабане равно числу нитей в ткани. С барабана ленты одновременно сматываются на навой. Ленточное снование имеет производительность 15 м/с, это ниже, чем у патронного. Но ленточное снование более экономично, оно сокращает отходы и выдает готовый ткацкий навой. Ленточное снование используется для сматывания шелковых и шерстяных нитей.

Секционное снование

Основное устройство – сновальные валики секции: на них сматываются ленты основы и с них одновременно сматываются на навой. Но такой способ снования используется редко.

Станок по производству бумаги (бумагоделательная машина)

Бумагоделательная машина – агрегат непрерывного действия, состоящий из нескольких секций, для получения бумаги из волокнистой суспензии.

Два основных типа машины: машина плоскосеточная – столовая, изготавливает основные виды бумаги, и машина круглосеточная – цилиндровая, изготавливает определенные составы бумаги. Конструкция и технологический процесс обоих типов аналогичен, различие заключается в устройстве для выхода бумажной массы на сетку и отлива бумажного полотна, в работе обоих типов машин используют разнообразные по конструкции виды вспомогательного оборудования.

Впервые бумагу получил в Китае во II в. Цефей Лун способом осаждения водной суспензии на сетке. Свое изобретение он долго держал в секрете. И изготовление бумаги было распространено только в Китае, но в VI в. этот способ стал известен в Японии, в VI– VIII вв. в других странах Азии. По китайскому способу бумагу изготавливали из свежего растительного сырья – волокна. Но в других странах вместо него использовали льняное тряпье на шелковых ситах. Дальше этот способ распространился в Северную Африку, Испанию, Марокко и в другие страны и стал вытеснять папирус. В России способ изготовления бумаги стал известен с X в., что было очень важно с изобретением книгопечатания. Но способ долго был низкопроизводительным и трудоемким. Машинное производство бумаги появилось в 1799 г., когда француз Н. Л. Роббер изобрел механизированный отлив бумаги на непрерывно движущейся сетке. Но привод этого устройства был ручной. В дальнейшем к этому устройству добавились непрерывные секции прессования, сушки, намотки бумаги в рулоны. И только в 60-е гг. XIX в. бумагоделательная машина стала похожа на современные. В последующем ее усовершенствовали. Увеличилась скорость выработки, ширина бумажного полотна, в качестве сырья стали использовать целлюлозное волокно древесины, синтетические волокна. Растет производство новых видов бумажной продукции. Повышается эффективность. Сейчас известно более 600 видов бумаги, отличающихся различными показателями, сферой применения и свойствами.

Современная бумагоделательная машина состоит из нескольких частей:

  1) сеточной, в которой формуется из суспензии бумажное полотно;

  2) прессовой, в которой уплотняется бумажное полотно;

  3) сушильной, в которой из бумажного полотна удаляется оставшаяся влага;

  4) отделочной, в которой бумажному полотну придается необходимая гладкость, плотность, и где оно наматывается в рулоны.

Сеточная часть машины – сетка из медных или синтетических нитей. Привод сетки от ведущего вала, формование полотна из суспензии осуществляют отсасывающие регистровые валики и вакуумные насосы. Завершает формование полотна бумаги Гауч-вал – перфорированный пустотелый цилиндр из бронзового сплава или стали.

Прессовая часть машины – это несколько последовательно расположенных вальцовых прессов, которые осуществляют дальнейшее формование бумажного полотна для придания ему гладкости.

Сушильная часть машины – это расположенные в два ряда в шахматном порядке цилиндры, они обогреваются изнутри паром и вращаются. Полотно бумаги движется с цилиндра на цилиндр и высушивается до остаточной влаги 5—7%, отделочная часть машины – каландр из 5—10 валов из отбеленного чугуна. Валы расположены друг над другом, и полотно бумаги, двигаясь между валами сверху вниз, уплотняется, становится гладким, выравнивается по толщине и наматывается в рулоны на накате. Основные характеристики машины:

  1) ширина бумажного полотна;

  2) скорость работы, сортность выпускаемой бумаги, производительность.

Современные бумагоделательные машины оснащены автоматическими системами управления и регулирования. Модификации бумагоделательных машин различаются в основном по способу формования полотна бумаги. В машинах типа инферформ полотно формуется между двумя сетками. В машинах типа вертиформ полотно формуется между двумя вертикально перемещающимися сетками.

В машинах типа ротоформер напорный ящик и сеточная часть – это одно компактное устройство, на таких машинах вырабатывают бумагу из искусственных волокон.

Дальнейшее усовершенствование конструкции машины направлено на увеличение производительности, скорости работы, ширины полотна, внедрение новых технологий и использование других видов сырья.

Стационарный (настенноконсольный) кран

Стационарный (настенно-консольный) кран – устройство для подъема грузов. Может быть поворотным и неповоротным. Грузоподъемность настенно-консольного поворотного крана – около 3 т, вылет стрелы – 3—6 м. Грузоподъемность настенно-консольного неповоротного крана 3—10 т, вылет стрелы 5—10 м, рабочая скорость передвижения 90—200 м/мин. Настенноконсольный стационарный кран представляет собой настенную консольную форму и передвигающуюся по ней грузовую тележку с подъемной лебедкой. К стальному канату прикреплено грузозахватное устройство – крюк. Вылет стрелы ограничен собственной ее длиной. Неповоротный настенно-консольный кран движется по стене вправо и влево, и его стрела всегда перпендикулярна стене. Стрела поворотного крана может также осуществлять вращения при захвате груза. Конструкции стационарно-консольных кранов сварные, сделаны из прочной стали. Механизм привода кранов – электрический двигатель. Управление такими кранами в основном осуществляется дистанционно по проводам. Производство стационарных настенно-консольных кранов налажено с середины ХХ в., что связано с ростом промышленных предприятий.

Стационарные краны в основном применяются в цехах, на складах, для обслуживания рабочих мест на производстве погрузочно-разгрузочных работ. Основная задача совершенствования конструкции стационарных настенноконсольных кранов – это увеличение грузоподъемности и вылета стрелы, повышение их производительности, увеличение скорости рабочих движений, особенно при обслуживании рабочего места в заводском цеху, создание систем автоматического гашения колебания груза, уменьшение собственной массы стационарного крана. Высота, на которую поднимается груз, ограничена местом расположения стационарного крана на стене. Модификации таких кранов в основном имеют различные характеристики грузоподъемности, вылета стрелы и области использования.

Трепальная машина

Трепальная машина – машина для очистки от примесей и разрыхления волокон шерсти, хлопка, льна. Это первичная обработка сырья прядильного производства. Принцип работы основан на освобождении волокна от больших примесей. При этом волокно зажимается питающими устройствами машины, и на него действуют рабочие устройства, осуществляя процесс трепания. Основные рабочие приспособления, предназначенные для трепания, – барабаны и трепала. Барабаны по устройству бывают бильные, колковые, ножевые. Била различаются по конструкции: гладкие планочные, игольчатые с большими колками, пильчатые с зубьями, комбинированные. Процесс трепания начинается с поступления волокна в питающий бункер трепальной машины. Специальное устройство регулирует высоту волокнистой массы в бункере и поддерживает на заданном уровне, чтобы поток выходящего волокна был равномерным. Валики и питающие подают из бункера волокно к ножевому барабану, вращающемуся со скоростью до 600 об/мин. Ножи барабана срезают со слоя волокна клочки, которые попадают на колосниковую решетку, вытряхиваются и освобождаются от примесей. Примеси проваливаются в промежутки между колосниками, волокно с колосниковой решетки и с ножей барабана снимается потоком воздуха, который отсасывается из сетчатого барабана вентилятора. Этот воздушный поток направляет волокно к сетчатому барабану. Сетчатый барабан вращается и формирует из клочков волокна – слой волокна. Съемные цилиндры снимают этот слой волокна с поверхности сетчатого барабана и направляют волокно в зажим питающих цилиндров. Питающие цилиндры направляют его к специальному устройству – трепалу. Трепало вращается со скоростью до 1000 об/мин. И планками разрыхляет волокно, очищая его от сора и примесей. Примеси также проваливаются через колосники решетки. С планок трепала слой волокна также снимается потоком воздуха и направляется к следующему устройству. Производительность трепальных машин различна, так как зависит от интенсивности трепания. Для различного сорта сырья используются различные треплющие устройства. Для хлопка – ножевые барабаны, для шерсти – колковые, процесс первичной обработки волокна для последующего прядения применялся с древности, как один из этапов ткачества. Но до середины XVIII в. он оставался ручным. И только во второй половине XVIII в. с общим развитием машинного производства стали механизироваться и подготовительные процессы прядения. В конце XVIII в. такие машины появляются в Европе, в середине XIX в. – в России. Современные трепальные машины – это оборудование прядильного производства. Дальнейшее совершенствование машин связано с развитием прядильного производства и направлено на увеличение производительности и внедрение новых технологий и систем управления.