История развития машин-двигателей. Развитие промышленного электропривода

История развития машин-двигателей. Развитие промышленного электропривода

 

По мере развития и усложнения производственной техники и необходимости  дробления механической энергии  паровая машина все более переставала  быть универсальным двигателем. Ее функции постепенно и во всевозрастающем  объеме переходят к другим, более  совершенным и более эффективным  машинам-двигателям. Паровая турбина  становится двигателем электрогенераторов и крупных морских судов, дизель — двигателем локомотивов, судов, тракторов, экскаваторов; в автомобилях же и  самолетах устанавливают легкий и экономичный бензиновый мотор.

 

В многочисленных рабочих  и технологических машинах главным  становится электрический двигатель.

 

Применение в промышленности электропривода вместо паровых машин  позволяло концентрировать производство электроэнергии на крупных электрических  станциях, что вело к существенному  упрощению системы промышленного  энергоснабжения и к значительному  ее удешевлению.

 

Электропривод обеспечил  широкое развитие разнообразных  типов металообрабатывающих станков, подъемных машин, лифтов, конвейеров, мотор-вагонов, погрузочно-разгрузочных машин и многих других видов производственной техники.

 

 

 

 

В 80—90-х годах основным электрическим двигателем, применявшимся  в промышленности, был двигатель  постоянного тока.

 

Основную сферу применения электропривода постоянного тока составляли крупные машинные агрегаты типа прокатных  станов, шахтных подъемных машин  и некоторые другие виды оборудования.

 

По мере дальнейшего развития электротехники, позволившего создать  экономически выгодную и технически несложную систему трехфазного  тока, открывались широкие возможности  применения в промышленном производстве асинхронных двигателей переменного  тока.

 

Трехфазные двигатели  могли широко использоваться в металлорежущих станках, в горных, строительных и  текстильных машинах, в конвейерах, насосах, вентиляторах и т. д.

 

Простота конструкции  асинхронного двигателя, особенно с  коротко-замкнутым ротором, позволила устанавливать в цехе или на заводе сотни и тысячи таких двигателей.

 

Асинхронные двигатели, надежные в эксплуатации, могли изготовляться  герметически закрытыми, и, следовательно, их можно было использовать в самых тяжелых условиях: при повышенной влажности, в атмосфере бензиновых паров, различных газов и т. п.

 

Асинхронные двигатели без  повреждений выдерживают значительные кратковременные перегрузки. К концу 90-х годов электромашиностроительные  заводы различных стран уже выпускали  асинхронные двигатели в большом  количестве и в широком диапазоне  мощностей.

 

Внедрение электрического привода  играло революционизирующую роль в  промышленном производстве. Сначала  электродвигатели устанавливали для  привода отдельных машин и  станков большой мощности. Затем  в цехах предприятий стали  заменять паровую машину, выполнявшую  функции центрального привода, электродвигателем. Так создавался групповой электропривод  с многочисленными трансмиссиями  в цеху. Это неизбежно создавало  повышенную опасность при работе и обусловливало тяжелые производственные условия.

 

Трансмиссионные передачи представляли собой систему основных и распределительных  валов с насаженными на них  шкивами, от которых движение с помощью  ремней передавалось на шкивы станков. Вся система получала вращение от мощного центрального двигателя, расположенного в цеху или вне цеха.

 

В дальнейшем в связи с  непрерывным ростом числа приводимых от одного двигателя рабочих машин  энергию центральной двигательной установки начали рассредоточивать на несколько двигателей, размещенных  в здании цеха. Единую трансмиссию  делили на участки, обслуживавшие отдельные  группы; такая групповая трансмиссия  позволяла с большей гибкостью  и надежностью управлять станками. Характерным примером группового электропривода может служить один из цехов Сестрорецкого оружейного завода, где в 1911 г. все металлорежущие станки были объединены в группы, каждая из которых предназначалась для одного вида работ и приводилась в действие общим электродвигателем через единый вал.

 

 

 

 

Лобовой токарный станок с  приводом от электродвигателя (Франция, конец XIX в.)

 

Совершенствование промышленных электродвигателей обусловило целесообразность применения для привода станков  одиночного, или индивидуального, электропривода. Такой привод, соединенный лишь с  одним станком, освобождает цехи промышленных предприятии от многочисленных трансмиссий, уменьшает холостые ходы машин, намного сокращает непроизводительные потери энергии.

 

Индивидуальный электропривод  позволяет каждому отдельному исполнительному  механизму работать при наивыгоднейших скоростях; он дает возможность значительно ускорить процессы пуска и изменения направления вращения.

 

 

 

 

Эволюция радиалъно-сверлилъных станков на различных этапах развития электропривода а — групповой привод с трансмиссионными передачами; б, е, г — индивидуальный привод с различной конструктивной компоновкой; д — многодвигательный привод

 

Индивидуальный электропривод  существенно повлиял и на конструкцию  самих рабочих машин. Слияние  приводного двигателя с исполнительным механизмом получалось иногда настолько  тесным, что конструктивно они  представляли собой единое целое.

 

Наиболее гармоничная  конструктивная связь электропривода со станком осуществлялась при использовании  фланцевых электродвигателей, которые  выпускались в горизонтальном и  вертикальном исполнении и могли  непосредственно присоединяться к  механизмам станков без промежуточных  ременных передач.

 

Фланцевые двигатели получили применение прежде всего для привода высокоскоростных шпинделей сверлильных, расточных, шлифовальных, полировальных и деревообрабатывающих станков.

 

Эффективным оказалось использование  в качестве индивидуального привода  встроенных электродвигателей и  особенно двигателей с изменяемым числом оборотов (регулируемый привод). При  электрическом или электромеханическом  регулировании скорости создаются  возможности значительного упрощения  кинематической схемы металлорежущих станков.

 

В начале XX в. преимущества использования индивидуального электропривода в различных отраслях производства, особенно в машиностроении, были доказаны. Такой привод на базе трехфазного тока получил широкое применение в промышленности. Этому способствовало и то, что электромашиностроительные предприятия освоили выпуск крупных серий асинхронных двигателей сравнительно небольшой мощности, предназначенных для металлорежущих станков, а также для ткацких, прядильных, полиграфических, деревообрабатывающих и других машин. Трехфазные электродвигатели очень быстро стали проникать не только на механические, но и на цементные и кирпичные заводы, на текстильные и бумажные фабрики, в рудники и шахты.

 

Развитие индивидуального  электропривода рабочих машин привело  к еще более совершенной системе  — многодвигательному электроприводу. В этом случае уже не только сама машина, но каждый исполнительный механизм единой машины приводится в движение отдельным электродвигателем.

 

Например, в металлорежущем станке один двигатель приводит во вращение шпиндель, другой обеспечивает подъем или опускание рабочего органа, третий — поворот и т. д. Такой  привод обычно снабжен развитой системой регулирования и автоматики.

 

В первых десятилетиях XX в. многодвигательный  привод был осуществлен прежде всего в радиально-сверлильных и шлифовальных станках. Так, в станке для шлифовки шеек вагонных осей устанавливали шесть двигателей: два из них вращали шлифовальные круги, два обеспечивали подачу кругов в процессе обработки, один вращал обрабатываемую деталь и один приводил в действие насос и гидравлический домкрат.

 

Впоследствии многодвигательный  электропривод, обеспечивающий автоматическое выполнение технологических операций и согласование отдельных движений, получил большое распространение  в станкостроении. Вследствие сокращения вспомогательных операций, более  точного и плавного регулирования  скорости существенно повысилась производительность станков, облегчился труд рабочих, улучшилось качество изделий.

 

Существенные преимущества многодвигательного привода стимулировали  его использование в горных, металлургических, текстильных, полиграфических и  многих других машинах.