Текст книги "Большая энциклопедия техники"

Лифт

Лифт – транспортное средство для перемещения грузов и людей в вертикальном направлении. Это стационарный подъемник – кабина или платформа, движущаяся по направляющим, находящимся в шахте. Движение вертикальное прерывного действия. Основные характеристики лифтов – грузоподъемность, скорость, высота подъема. Основные требования – надежность, безопасность, плавность движения и торможения, точность остановки кабины. Основной подъемный механизм лифта – лебедка, она установлена в верхней или нижней части здания. Кабина размещена в шахте, проходящей через все здание. На стенах шахты укреплены направляющие тросы, по ним перемещаются роликовые башмаки, которые при движении кабины фиксируют ее вертикальное положение. Кабина и противовес подвешены для безопасности не менее чем на двух параллельно работающих канатах. Пружинные или балансирные подвески делают натяжение канатов равномерным. Устройства – клиновые ловители кабины – обеспечивают безопасную эксплуатацию лифта. Также ограничители скорости останавливают кабину, если скорость на 15% выше установленной. Ловители связаны с ограничителем скорости, тормозящим шкивом с канатом при ее повышении. При включении клинья поднимаются вверх, прижимаются к направляющим, при продолжающемся спуске кабины клинья его самозатягиваются, и это останавливает кабину. Основной тип привода лифтов – электрический на переменном токе. Двухскоростной электродвигатель с короткозамкнутым ротором обеспечивает точную установку кабины. В конструкциях со скоростью более 1 м/с применяют системы электропривода на постоянном или переменном токе, имеющие возможность регулирования скорости, в грузовых лифтах с монорельсом используют сервопривод. Лифт оборудован средствами автоматической защиты и блокировки, электрическими и механическими устройствами, обеспечивающими его безопасную работу. Управление электроприводом лифта осуществляется пускорегулирующей аппаратурой; управление бывает из кабины – внутренним, и с посадочной площадки – наружным или смешанным. Используют собирательное управление – оно регистрирует вызовы с этажей и команды из кабины и выполняет их последовательно при движении кабины вверх и вниз: осуществляет ее пуск, разгон, замедление и остановку, направление движения. Первые прототипы лифта появились в I в. до н. э. в Древнем Риме, в VI в. в Египте, в XIII в. во Франции, в XVII в. в Англии, в XVIII в. в России, в Царском Селе, в 1793 г. в Зимнем дворце в Петербурге. С развитием многоэтажного строительства в городах в середине XIX в. появились лифты с паровым, гидравлическим и электрическим приводом. В 1852 г. в США, в 1880 г. в Германии был построен первый лифт с электрическим приводом и реечным механизмом подъема. В начале ХХ в. распространились лифты с электроприводом и канатной тягой. Современные лифты различаются по назначению и скорости. Грузовые – общего назначения и специальные – и пассажирские – обычные или скоростные. Скорость движения может быть до 7 м/с и грузоподъемность достигать 3200 кг. Как правило, пассажирские лифты вмещают до 10 человек, но есть лифты вместимостью более 200 человек. И высота подъема различна – от нескольких метров до нескольких десятков метров. В зависимости от назначения, высоты подъема, расположения лебедок, конструкции зданий лифты имеют разные кинематические схемы. В высотных зданиях используются одновременно скоростной и обычный лифты. Скоростной доставляет пассажиров на определенный этаж, и с него на другие этажи – обычный лифт. Лифты оборудованы автоматическими дверями, световой сигнализацией, двухсторонней связью кабины с диспетчерским пультом. Здания с большим перемещением пассажиров оборудованы системами управления, организующими совместную работу нескольких лифтов и их высокую производительность. Типовые лифты – и грузовые, и пассажирские – обслуживают заводы, доменные печи, нефтепереработки. Дальнейшее использование лифтов эффективно при увеличении этажности зданий и направлено на улучшение конструкции и разработку серий унифицированных лифтов.

Локомотив

Локомотив – транспортное средство для перемещения вагонов или поездов по рельсовому пути, относится к подвижному составу. Основные характеристики локомотива: мощность, сила тяги, скорость, КПД. Локомотив – это общее название железнодорожного тягового средства. По виду источника энергии различают тепловые и электрические локомотивы. Тепловые локомотивы – это паровозы, турбовозы, тепловозы, газотурбовозы. Эти локомотивы снабжены собственными силовыми установками для выработки энергии. У паровоза – это паровая машина. У турбовоза – паровая турбина. У тепловоза двигатель внутреннего сгорания. У газотурбовоза – газовая турбина.

Электрические локомотивы – это электровозы. В зависимости от источника энергии различаются на контактные и аккумуляторные. Контактные электровозы своего источника энергии не имеют и получают энергию от контактной сети. Аккумуляторные электровозы снабжены аккумуляторной батареей, заряжающейся от источника тока, локомотив не имеет пассажирских мест.

Первый локомотив-паровоз появился в Великобритании в 1803 г., в России в 1834 г. В течение XX в. локомотивами были только паровозы. Но в XX в. с увеличением скорости движения, грузоподъемности поездов появилась необходимость повысить мощность тяги локомотива. Первый тепловоз в России был построен в 1924 г., первый электровоз в США в 1895 г., в России в 1926, 1933 гг. Современные локомотивы различаются по роду работы: магистральные и промышленные. Промышленные локомотивы передвигают составы с грузами полезных ископаемых. Магистральные локомотивы разделяются на пассажирские и грузовые, передвигающие поезда, и маневровые, работающие на железнодорожных станциях. Электровозы обладают высокой мощностью и скоростью движения. Еще более мощные газотурбовозы, но их производство сложно, и они имеют низкий КПД. Поэтому локомотивный парк состоит в основном из тепловозов и электровозов. Другие типы локомотивов с малой мощностью, низким КПД не имеют широкого распространения и применяются на небольших участках в определенных случаях. Современный локомотив – это высокоэффективное тяговое средство. Дальнейшее развитие его использования направлено на увеличение мощности и скорости движения. Современный электровоз имеет мощность более 8000 кВт, турбовоз имеет скорость более 200 км/ч. Создание локомотива на магнитной или воздушной подушке увеличивает скорость до 500 км/ч. Перспективные локомотивы – с энергетической установкой ядерного реактора.

Микроавтобус

Микроавтобус – транспортное средство для перевозки небольшого числа пассажиров – от 9 до 15 человек. Его габаритная длина 5—7,5 м. Конструкция в основном схожа с конструкцией большого автобуса. К кузову вагонного типа прикреплены: двигатель, коробка передач, передние и задние оси, дверь, как правило, одна, узкий центральный проход. Ведущими являются и задние, и передние колеса. Привод рабочего тормоза к тормозным механизмам колес передней и задней осей гидравлический на особо малых автобусах, а на малых – гидравлический с вакуумным усилителем или пневматический. Малые автобусы обладают хорошей маневренностью. Используются как городское такси, а также для обслуживания пригородных (дачных) маршрутов, для местного сообщения в сельской местности, для чего имеет повышенную проходимость. Особо малые и малые автобусы используются для транспортировки небольших грузов в различных областях производства. Их грузоподъемность, как правило, до 1 т. Их кузов – это фургон, общий с кабиной, но отделенный от нее перегородкой.

Внутреннее оборудование приспособлено для грузов определенного вида – лотки, контейнеры. Для перегрузки используется задняя или боковая дверь. Такие малые автобусы экономичны и эффективны в эксплуатации.

Милицейский автомобиль

Милицейский автомобиль – транспортное средство на базе легкового автомобиля. Используется для поездки к месту происшествия боевого расчета, для патрульно-постовой службы, доставки задержанного в отделение. Милицейские автомобили находятся в распоряжении районных отделов внутренних дел. Автомобиль оборудован постоянно действующей радиосвязью с центральной милицейской диспетчерской службой. Имеет внешние отличительные признаки для выделения его в транспортном потоке для беспрепятственного продвижения к месту происшествия. Автомобиль окрашен в бело-голубые цвета, оборудован мигающими маяками и звуковыми сигналами.

Мотоцикл

Мотоцикл – колесное транспортное средство с двигателем внутреннего сгорания с рабочим объемом от 48—1200 см³ и более. Устройство мотоцикла включает несколько групп механизмов – двигатель, силовая передача, экипажная часть, электрооборудование. Двигатель – карбюраторный; охлаждение – воздушное или водяное. Силовая передача – это коробка передач; передняя и задняя передачи, сцепление – дисковая муфта. Коробка передач – шестеренчатая. Передняя передача – от двигателя к коробке – цепная, задняя передача – от коробки к заднему колесу – или также цепная, или карданный вал. Электрооборудование – это источники питания, генераторы постоянного или переменного тока, аккумуляторные батареи. И также приборы зажигания, освещения – фары, сигнализации, торможения. Самые первые мотоциклы появились в Европе в XIX в. В России в 1924—1932 гг. строились и испытывались первые мотоциклы в Москве, Ленинграде, Ижевске. Современные мотоциклы различаются по своему назначению: дорожные, спортивные, специальные. Дорожные мотоциклы – это универсальное транспортное средство, отличающееся маневренностью и простотой обслуживания и управления.

Спортивный мотоцикл – для занятий мотоциклетным спортом. Сконструирован на основе дорожного, но с более мощным двигателем, прочной рамой и одинарным седлом. Также спортивные мотоциклы используются для испытания новых конструкторских изобретений.

Специальные мотоциклы – это патрульные, военные, торговые.

Основные характеристики любого мотоцикла – это рабочий объем двигателя, мощность, максимальная скорость, масса. У спортивных эти показатели выше, чем у дорожных. Масса колеблется от 70 до 350 кг, скорость – от 60 до 250 км/ч и более. Диаметры цилиндров тоже различны – от 52 до 75 мм.

Объемы двигателей от 48—1200 см³. В России основные заводы, выпускающие мотоциклы, находятся в Ижевске, Коврове, Ирбите. Рабочий объем двигателя мотоциклов, производимых в Коврове – 175 см³, в Ижевске – 350 см³, в Ирбите – 650 см³. Также мотоциклы различных классов производят во многих странах: Франции («Мотобекан»), Германии (BMW, «Мюнх»), Чехии (JAVA), Японии («Хонда»). Дальнейшее развитие производства мотоциклов направлено на усовершенствование его конструкции, так как он является эффективным и экономичным транспортным средством.

Разновидность мотоцикла – мотороллер. Он имеет более комфортные условия для водителя. Двигатель мотоциклетный, расположен под сиденьем и закрыт кожухами, колеса меньше, чем у мотоцикла, передний щит внизу переходит в подножки. Но он менее чем мотоцикл устойчив при езде по неровной дороге, это его ограничение. Максимальная скорость до 100 км/ч. Производство мотороллеров началось и в России, и за рубежом примерно в 1940—1950-е гг., но в начале 1970-х гг. выпуск их был прекращен в зарубежных странах. На базе и мотороллера, и мотоцикла выпускают трехколесные транспортные средства для транспортировки грузов до 150 кг.

Паровоз

Паровоз – первый локомотив; его двигатель – паровая машина. В конструкции паровоза основными элементами являются паровая машина и паровой котел, экипажная часть. К паровозу прицепляется тендер, в котором размещены запасы топлива, воды и смазки. Топливом для такого паровоза являются каменный уголь, торф, дрова, мазут, горючие сланцы. Иногда запасы топлива и воды могут находиться в самом паровозе – это танк-паровоз. Принцип работы двигателя основан на теплоотдаче. При сгорании топлива в топке тепло передается через стенки топки и жаровых труб воде в котле, которая превращается в пар. Паровая машина преобразует тепловую энергию в механическую энергию, которая приводит в движение поршни в паровых цилиндрах, это движение передается колесам, и они движутся. Чтобы повысить экономичность, используются специальные установки, где пар перегревается и его температура повышается значительно. Экипажная часть – это рама, колесные пары с буксами, рессорное подвешивание, тележки – бегунковые и поддерживающие, также с колесными парами, и аппараты сцепления. Самые первые паровозы были построены в Великобритании в 1803 г., изобретатель Р. Тревитик; в 1814 г. – изобретатель Дж. Стефенсон. Паровоз Дж. Стефенсона назывался «Ракета».

В России первый паровоз был построен и пущен в 1833 г. на железной дороге Петербург – Москва, конструкторы Е. А. и М. Е. Черепановы. Использование паровозной тяги распространилось на железных дорогах многих стран в конце XIX – начале ХХ вв. Около 100 лет они служили для ведения поездов. Но в 1950-х гг. паровозы постепенно стали заменяться тепловозами и электровозами, которые оказались более экономичными. С 1956 г. производственный выпуск паровозов был прекращен, хотя они еще продолжали эксплуатироваться.

В отличие от паровоза двигателем тепловоза является двигатель внутреннего сгорания – дизель. Он установлен в машинном отделении и преобразует тепловую энергию топлива при его сжигании в механическую энергию, и она передается через гидромеханическую или электрическую силовую передачу движению колесных пар. Тепловоз оказался более экономичным локомотивом, чем паровоз. Самые первые тепловозы в России появились в 1920-х гг. Широкое распространение получили тепловозы с электрической передачей. В их устройстве коленчатый вал вращает электрогенератор, который вырабатывает ток, питающий тяговые двигатели, они передают вращение колесным парам через зубчатую передачу. Экипажная часть тепловоза – рама, тележки с колесными парами, буксами, рессорное подвешивание. На раме находится кузов тепловоза, в котором расположена кабина, из кабины машинист управляет движением при помощи устройства – контроллера. Изменение режимов работы тяговых двигателей идет автоматически. Между кабиной и машинным отделением расположена аппаратная камера с размещенными устройствами и приборами переключений в силовой цепи. В машинном отделении расположены: двигатель, генератор, компрессор, аккумуляторная батарея. Тепловозы могут развивать скорость более 160 км/ч, их КПД – более 30%.

Пароход

Пароход – самоходное судно, движение которого осуществляется при помощи паровой машины. Строительство пароходов стало возможным только в начале XIX в., когда появилось промышленное производство паровых машин. Первый пароход построил Р. Фултон в 1807 г. в США. Это был речной пароход, он курсировал от Нью-Йорка до Олбани, его скорость была 5 узлов – 9 км/ч. В России первый пароход «Елизавета» появился в 1815 г., мощность его двигателя составляла 2,8 кВт. Он курсировал из Петербурга в Кронштадт и обратно. Первый пароход, пересекший Атлантический океан в 1819 г., был построен в США и назывался «Саванна». Кроме паровой машины он имел бортовые гребные колеса и паруса и значительную часть пути шел под парусами. Первый пароход, что пересек Атлантику без помощи парусов, был английский «Сириус». Свой океанский рейс он совершил в 1838 г. Но еще долго в XIX в. паруса применялись как дополнительное средство движения на пароходах. В 1940-е гг. пароходы стали оборудовать гребными винтами – устройством, состоящим из гребного вала и насаженной на него ступицы с лопастями, расположенными на одинаковых угловых расстояниях одна лопасть от другой и под углом к оси вала. Использование гребных винтов улучшило мореходность пароходов. К концу XIX в. гребные пароходы пришли на смену парусным.

Современные пароходы точнее будет называть «турбоходы», так как они вместо паровой машины оборудованы паровой турбиной. Но самый первый турбоход был построен в Великобритании в 1894 г. Мощность – 1,47 МВт, водоизмещение судна – 44 т. Двигался он со скоростью 34 узла – 62 км/ч. Паровые турбины стали использовать и на пассажирских судах с 1901 г., и на военных с 1899 г. Сейчас самые мощные из судовых двигателей – это как раз паротурбинные установки. С 1976 г. они установлены на океанических танкерах, сухогрузах, контейнеровозах и также на военных и пассажирских судах. Мощность паровой турбины больше 100 МВт. В наши дни около трети транспортных морских судов имеют паровые турбины.

Пассажирский поезд

Пассажирский поезд – поезд, состоящий из пассажирских вагонов. Пассажирский вагон состоит из кузова, ходовых частей, тяговых приборов, тормозных устройств. Ходовые части – колесные пары обеспечивают безопасность движения, плавность хода. Тормозные устройства регулируют скорость движения и управляют остановкой поезда. Все пассажирские поезда имеют и автоматические тормоза, и ручные. Кузов вагонов изготовлен из высокопрочных сталей или сплавов. Скорость пассажирских поездов до 250 км/ч. Первые пассажирские поезда с паровой тягой появились в 1825 г. в Великобритании. В России в 1837 г. на Царскосельской железной дороге. Вагоны этого поезда имели вид карет. В те годы вагоны строились на Александровском заводе. Вагоны оборудовались креслами для пассажиров, в 1866 г. появились вагоны со спальными купе (в поездах на железной дороге Петербург – Москва). Кузова вагонов были деревянные, печное или водяное отопление, освещение газовое, автоматические тормоза. В 1896 г. был построен пассажирский вагон длиной 18 м, в 1906 г. – двухэтажные пассажирские вагоны, с 1947 г. пассажирские вагоны делаются цельнометаллическими. Современные пассажирские поезда различаются по назначению и составу. В состав поезда входят вагоны для перевозки пассажиров, почты, багажа, вагон-ресторан. Иногда включаются вагоны специального назначения: служебные, клубные, лабораторные. Пассажирские поезда бывают дальнего следования, пригородного сообщения и межобластные. Такие поезда комплектуются вагонами купейными или некупейными, мягкими или жесткими, их кузов цельнометаллический, отопление водяное или электрическое, они имеют вентиляцию и электрическое освещение. Во многих поездах есть специальные установки для кондиционирования воздуха. Движение осуществляется электровозом или дизель-поездом. Вагоны моторные или прицепные. Число пассажирских мест может достигать в электропоезде – 1050, в дизель-поезде – 384. Мягкий купейный вагон имеет 24—32 места, жесткий купейный вагон 38 мест, некупейный 54—81 место. В России до 65% всех пассажирских перевозок осуществляется железнодорожным транспортом. Дальнейшее развитие пассажирских перевозок направлено на улучшение конструкции пассажирских вагонов, использование в их изготовлении новых материалов, повышение комфортности.

Поезд-снегоочиститель

Путевая машина, предназначенная для очистки от снега железнодорожных путей. Снегоочиститель – это специальный вагон с размещенными на нем снегоочистительными устройствами, механизмами управления, двигателем, осветительным оборудованием. Устройства для очистки путей от снега различны: отвальный щит с боковыми крыльями; клиновидный плуг с боковыми крыльями; есть роторные снегоочистители, состоящие из роторов (одного питающего, другого выбросного); шнекороторные. Снегоочиститель, имеющий двухгранный мощный плуг с наклонной плоскостью и подрезным ножом, – это таранный снегоочиститель. По железнодорожному пути плуговой снегоочиститель движется при помощи локомотива с рабочей скоростью 40—70 км/ч, ширина очищенной от снега полосы – 5 м, высота слоя до 1,5 м. Есть однопутные и двухпутные снегоочистители. На однопутных плуг разбрасывает по обе стороны снег, на двухпутных плуг вместе с крыльями составляет отвальную плоскость, которая смещает снег в сторону поля от колеи. Само снегоочистительное устройство смонтировано на торце вагона. Роторный снегоочиститель располагается в голове поезда, сзади – толкающий его локомотив или несколько локомотивов. Рабочая скорость такого состава до 10 км/ч, ширина расчищенной полосы до 5 м, высота слоя снега 3—4,5 м. Такой роторный снегоочиститель способен отбрасывать снег на 50 м от пути. Само роторное снегоочистительное устройство смонтировано в передней части вагона. Самые распространенные трехроторные снегоочистители: два ротора – питательные, один ротор – выбросной. Таранный снегоочиститель толкают один или даже несколько локомотивов с рабочей скоростью 45 км/ч. Ширина очищенной от снега полосы 3,5 м, высота слоя снега 3 м. Снегоочистительное устройство такого поезда – мощный двухгранный плуг, смонтирован в передней части вагона, он раздвигает снег в обе стороны. Снегоочиститель с реактивным двигателем с рабочей скоростью 10—15 км/ч. Его основа – дрезина или железнодорожная платформа; на ней поворотный круг с реактивным двигателем, бак с топливом, система его управления. Принцип работы состоит в том, что выхлопные газы растапливают и испаряют снег. Такие поезда-снегоочистители с реактивным двигателем применяют для очистки от снега железнодорожных станций и стрелочных переводов.