Большая энциклопедия техники - читать онлайн

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/см². Они создают давление 150 Мн/м² 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.

Современный бурильный молоток – машина для бурения шпуров или скважин. В основном это пневматическая машина. Самые первые бурильные машины были поршневыми в середине XIX в. В ее конструкции бур двигался вместе с поршнем. В бурильной машине молоткового типа – породоразрушающая буровая коронка. При каждом обратном ходе поршня она поворачивается, и вращение передается буру через поворотный механизм. В бурильной машине с независимым вращением бур вращается от пневмодвигателя. Воздухораспределительное устройство обеспечивает подачу порций воздуха в переднюю и заднюю полости цилиндра и регулирует движение поршня. Сжатый воздух удаляет из шпура разрушенную породу. Основные характеристики бурильного молотка – масса поршня, расход воздуха, скорость, энергия работы. Но высокочастотные бурильные молотки создают во время работы чрезмерный уровень шума, и поэтому для его уменьшения и вибрации используются специальные виброгасящие рукоятки.

Модификация бурильного молотка зависит в основном от вида его использования в работе.

Ручной бурильный молот (масса 10—30 кг) бурильщик держит в руках, иногда устанавливает на пневмоподдержке. Колонковый бурильный молоток (масса 50—70 кг) устанавливается на колонки с автоподатчиками или на буровые каретки. Телескопный бурильный молоток (масса 30—40 кг) используется для бурения шпуров.

Буровая каретка – машина для бурения шпуров и скважин. Она применяется в горизонтальных выработках. Имеет вид платформы на пневмоколесном, колесно-рельсовом или гусеничном ходу. На ней устанавливаются один или несколько автоподатчиков с установленными на них бурильными машинами – молотками. Для работы в вертикальных стволах шахт буровая каретка имеет вид рамы. Бурошнековая машина – это буровая коронка на шнеке для бурения скважин большого диаметра в маломощных пластах полезного ископаемого – угля, соли. Осуществляет бурение породы, выдачу из скважины полезного ископаемого, погрузку его в транспортное средство. Такой механизированный процесс добычи существенно повышает производительность труда, отрабатывает полезное ископаемое из сложных пластов. Дальнейшее усовершенствование бурильной техники направлено на увеличение глубины скважин, скорости бурения, применение дистанционного управления.

Велосипедный кран

Велосипедный кран – грузоподъемная машина, предназначенная для подъема грузов и их горизонтального перемещения. Такие краны применяются для погрузочных и разгрузочных работ на складах и в заводских цехах. Движение крана осуществляется по однорельсовому наземному пути – здесь используется электрический двигатель. Устойчивость крана создают реборды ходовых колес и верхние ролики на вертикальных осях, которые двигаются – катятся между двумя опорными потолочными балками. Основания крана – двух– или четырехосная тележка, на ней расположена колонна с вращающейся укосиной. Когда кран движется, то укосина повернута в направлении движения, и кран занимает мало места. Велосипедный кран способен обслужить площадь, равную вылету крана по обе стороны пути. Грузоподъемные приспособления – крюк. Грузоподъемность крана достигает 10 т. Вылет стрелы – до 7 м.

Водоотливные насосы

Насос – устройство для напорного перемещения воды при сообщении ей внешней энергии. Основные параметры насосов – это количество жидкости, перемещаемое за единицу времени, т. е. объемная подача, напор и потребляемая мощность. Насосы различаются по конструкции и принципу действия и делятся на две группы: насосы-машины, работающие от двигателей, и насосы-аппараты, не имеющие движущих устройств и работающие за счет других источников энергии. Насосы-машины бывают: лопастные, поршневые, роторные; насосы-автоматы: струйные, паровые.

Необходимость перемещать большое количество воды была всегда, и самый первый насос изобрел в I в. до н. э. в Древней Греции механик Ктесибий. Этот насос был описан ученым из Александрии Героном. Хотя простейшие поршневые насосы для подъема воды применялись и раньше. После появления паровой машины появилась потребность увеличения высоты подачи воды. Поэтому в начале XVIII в. стали применяться поршневые, вращательные насосы и различные устройства для напорной подачи. До XVIII в. насосы были деревянными. Но в конце XVIII в. их стали делать из металла с приводом от паровой машины. С середины XIX в. появились паровые, поршневые, крыльчатые насосы. В разработке конструкций насосов известны ученые и изобретатели К. Бах, А. П. Герман, Г. Берг, А. А. Бурдаков, В. Г. Шухов, П. К. Худяков, И. И. Кукулевский. В XX в. с 30-х гг. поршневые насосы стали заменяться роторными.

Первый роторный насос был описан И. Лейрехоном в 1624 г. Первый вихревой насос был создан в 1920 г. в Германии инженером С. Хиншем. В 1846 г. в Америке инженер Джонсон построил горизонтальный насос, в 1851 г. в Великобритании такой же насос был сделан по патенту Гуинна. В 1899 г. в России инженер В. А. Пушечников создал вертикальный многоступенчатый насос, имевший подачу 200 м³/ч. И в Москве в 1880 г. на заводе Г. Листа начали делать первые насосы в России, с 1932 г. разрабатываются осевые насосы на заводе «Борец» в городах Дмитрове, Харькове. Конструкторы М. Г. Кочнев, С. С. Руднев, Г. Ф. Проскур, И. Н. Вознесенский.

Модификации современных насосов зависят от их конструкции и применения.

Центробежные насосы используются для подачи холодной и горячей воды. Их работа основана на передаче кинетической энергии вращающегося рабочего колеса находящимся между его лопастями частицам воды. При этом возникает центробежная сила, благодаря которой вода из колеса поступает в корпус. Рабочие колеса могут быть с односторонним и двусторонним подводом жидкости. Такие насосы имеют широкое применение, так как являются быстроходными. Они обеспечивают подачу воды до 65 000 м³/ч, при напоре 18,5 м, мощности 7,5 Мвт. В США был построен такой насос с подачей 138 000 м³/ч, напором 95 м, мощностью 48 Мвт.

Осевые насосы используются для подачи больших объемов воды. Их работа основана на энергии, получаемой водой, при воздействии на нее поверхности вращающихся лопастей рабочего колеса. Осевые насосы бывают жестколопастные и поворотно-лопастные и, как правило, одноступенчатые. Осевые насосы также считаются быстроходными: подача воды (45—50) × 10³ м³/ч, напор 10 м, мощность 2 Мвт.

Поршневые насосы имеют очень широкое применение и весьма разнообразны по конструкции. Их работа основана на чередовании всасывания и нагнетания, происходящих в цилиндре при движении поршня. Поршневые насосы бывают горизонтальные и вертикальные, тихоходные и имеют большие габариты. Дальнейшее усовершенствование конструкции насосов направлено на увеличение быстроходности, подачи, областей использования.

Врубовая машина

Врубовая машина – машина, предназначенная для выполнения полости в массиве горной породы при добыче полезных ископаемых для последующей разработки породы. Одинаково эффективна на наклонных или крупных поверхностях. Первое механическое устройство для выработки породы было изобретено в 1761 г. в Великобритании. В середине XIX в. также в Великобритании появились режущие врубные машины, имевшие пневматический привод, с 1887 г. привод стал электрическим. В 1864 г. в Великобритании появилась врубовая машина (конструктор В. Бейрд). В конце XIX – начале XX в. в США внедряются врубовые машины – цепные режущие, выполняющие проход в породе глубиной до 2,5 м и имеющие свой двигатель. В России первое производство собственных врубовых машин с электрическим приводом было начато в 1927 г. в Донецке. Машины выпускались различных модификаций: тяжелая, с электродвигателем мощностью более 40 кВт, и легкая электрическая, предназначенная для подготовительных работ. В 40-х гг. XX в. также в России были построены мощные врубовые машины с двигателем мощностью более 60 кВт, передвигавшиеся на канате, с дистанционным управлением, способные вырабатывать горный пласт в породе любой крепости. Они также имели регулятор рабочей скорости подачи 0—0,86 м/мин, 0,3—1,4 м/мин. Основное рабочее устройство врубовой машины – бар. Он состоит из направляющей рамы и движущейся по ней цепи. Цепь собрана из кулаков, в которых размещены зубки-резцы. Цепи бывают однопланочные или двухпланочные – по числу планок, соединяющих кулаки. Если применяется шарнирное соединение кулаков, то такая цепь называется беспланочной.

Врубовые машины оснащены приспособлением для механического ввода и вывода бара из слоя горной породы и также имеют устройство для гашения образующейся пыли. Регулирование скорости 0—2,8 м/мин.

Во время работы врубовая машина перемещается в забое на канате, намотанном на барабане. Такие машины имеют мощные двигатели более 80 кВт и длину бара 2 м. Они могут выполнять врубы в любой горной породе, по структуре и конфигурации прохода. Врубовые машины различаются по типу рабочего устройства, по типу подачи, роду энергии, способу регулирования скорости, по типу редуктора, по назначению, по конструкции. По типу рабочего устройства врубовые машины бывают баровые, штанговые, дисковые; по типу подачи канатные, цепные, гусеничные, колесные; по роду энергии машины бывают пневматические и электрические. Регулирование скорости бывает автоматическое или ручное, а также есть машины, в которых скорость не регулируется. Тип редуктора подачи бывает односкоростной, пульсирующий, храповидный, бесступенчатый.

По конструкции врубовые машины бывают продольно-баровая, поперечно-баровая, поворотно-баровая, универсальная. По назначению врубовые машины применяются для подготовительных работ, для очистных работ, дальнейшее усовершенствование конструкции врубовых машин направлено на увеличение проходимости, надежности, мощности, производительности.

Горный комбайн

Горный комбайн – машина, предназначенная для выработки и погрузки в транспортное средство горной массы. Устройство горного комбайна включает: отбойный инструмент, разрыхляющий пласт породы, погрузочный инструмент, сгружающий породу на транспортное средство, двигатель, механизм передвижения устройства управления и улавливания пыли. Первый горный комбайн, разработанный на основе врубовой машины, был построен в России в 1932 г. Конструкторы А. И. Бахмутский, Г. И. Роменский, В. Г. Яйких. В 1935 г. горные комбайны появились в Великобритании и в 1938 г. – в Германии. Современные горные комбайны используются для добычи каменного угля и других полезных ископаемых: марганца, каменной соли, металлических руд.

Горные комбайны различаются по назначению: очистные, для добычи полезного ископаемого, проходческие, для выработки пласта, нарезные, для осуществления подготовительных нарезных выработок угля. Основные рабочие органы горных комбайнов различают по типам в зависимости от конструкции и способа работы: баровые, оборудованные барами, режущие цепи которых разрушают массу; барабанные – вращающийся барабан разрушает массу резанием.

Шнековые – разрушающие массу резанием и погружающие на конвейер.

Короночные – разрушают массу вращающейся коронкой с резцами. Буровые – вырезающие в массе кольцевые щели, разрушающие породу и погружающие на конвейер.

Планетарные – породу разрушают планетарно движущиеся резцы.

Погрузочные устройства горных комбайнов различают по способу погрузки: скребковые – использующие для погрузки скребки ковшовые, погружающие массу ковшами, механизмы передвижения различаются по способу действия: рельсовые, гусеничные, пневматические, колесные, шагающие, или с канатной тягой.

Двигатели горных комбайнов, как правило, электрические.

Очистные горные комбайны различаются по способу выемки горной массы: широкозахватные – с шириной захвата 1,2—2,4 м; узкозахватные – с шириной захвата 1 м. Рабочее устройство таких комбайнов, как правило, баровое, барабанное, шнековое. Известные типы очистных горных комбайнов в России: «Кировец», «Темп»; в Великобритании: «Андерсон-Бойс», «Трепан-Ширер»; в Германии: «Эйкхофф», в США «Джой». Производительность очистных комбайнов до 5000 т угля, мощность 400 кВт. Проходческие горные комбайны различаются по проведению выработок по углю или по породе, по форме сечения – круглое, прямоугольное, трапециевидное, по направлению – наклонные или горизонтальные. Известные типы проходческих горных комбайнов в России «Караганда» и ПК-3, в Великобритании «Бретби», в Германии «Эйкхофф», в США «Роббинс». Нарезные горные комбайны для подготовки забоя проводят нарезные выработки по углю шириной 2,6 м.

Дальнейшее совершенствование конструкций горных комбайнов направлено на расширение их использования, улучшение качества угля, увеличение надежности, энергооснащенности, производительности, использование автоматического управления, улучшение условий работы.

Гребнечесальная машина

Основные рабочие устройства машины – гребни. Они выполняют процесс чесания волокна, подготавливая его к прядению. Гребнечесальные машины используются для обработки хлопка, шерсти, льна. Гребни очищают волокно от примесей, сора, прочесывают и распрямляют его, гребнечесальные машины различаются по способу работы: периодического или непрерывного действия. Периодическое действие основано на последовательном прочесывании волокна, зажатого тисками. Чесание выполняет вращающийся круглый гребень с иглами. Иглы располагаются рядами с наибольшей частотой 30 игл на 1 см. Вычесанные короткие волокна и примеси снимаются щеткой, отделительные цилиндры захватывают прочесанное волокно и его еще раз прочесывает с двух сторон прямой гребень с двумя рядами игл. Гребнечесальные машины периодического действия обрабатывают в основном грубое волокно шерсти.

Процесс чесания волокон как подготовка к прядению с древности оставался ручным до XVI в. Когда с развитием машинного производства стали появляться чесальные машины, в конце XVIII в. в странах Европы и в России в основном в начале XIX в., первые гребнечесальные машины появились в 1845 г. во Франции (конструктор Ж. Хейльман).

В России такие машины появились в 1760 г. в Серпейске на фабрике Р. Глинкова. Современные гребнечесальные машины – основное оборудование прядильного производства, они вырабатывают средней плотности равномерное длинное волокно. Дальнейшее усовершенствование чесальных машин развивается параллельно с другим оборудованием прядильного производства и направлено на увеличение производительности, качества, использование новых технологий и систем управления.

Деревообрабатывающий станок

Деревообрабатывающий станок – машина для обработки древесины.

Деревообрабатывающий станок.

На деревообрабатывающем станке получают изделия и материалы из дерева: доски, брус, фанеру, древесные плиты, конструкции для изготовления мебели, окна, двери, тару, лыжи, паркет, перекрытия, музыкальные инструменты, детали для декоративной отделки интерьеров. Деревообрабатывающие станки используются на деревообрабатывающих заводах и в небольших мастерских. Комбинированный станок, способный выполнять разные действия, имеет несколько шпинделей, установленных на общей станице, универсальный имеет один шпиндель, но на нем устанавливают разные деревообрабатывающие инструменты. Механизм привода электрический, применяется также и дистанционное управление. Обработка древесины существовала очень давно, так как дерево использовалось и в домостроении, в судостроении, для изготовления мебели, посуды, оружия, различных конструкций. Но инструменты для деревообработки были примитивными и низкопроизводительными. Деревообрабатывающая промышленность как отрасль появилась в начале в. И с середины XIX в., с общим ростом машиностроения стала интенсивно развиваться. В России в конце в. началось фабричное изготовление мебели, фанеры и других изделий из древесины, но технический уровень производства отставал от развитых стран. Но в начале XX в. уже появились хорошо оснащенные предприятия по деревообработке, в основном лесопильные, в Архангельске, Онеге. В 30-е гг. XVIII в. рост деревообрабатывающих предприятий увеличился, что связано с общим развитием промышленности в стране. Деревообрабатывающие заводы были построены на Урале, Красноярске, Днепропетровске, Киеве, Ленинграде, Тавде, Карелии, на Дальнем Востоке и северо-западе. Сейчас деревообрабатывающая промышленность – это хорошо оснащенная, перспективная и развивающаяся отрасль народного хозяйства. На больших деревообрабатывающих заводах работают станки-автоматы, станки-комбайны, автоматические линии с дистанционным управлением.

Модификация деревообрабатывающих станков зависит от рода выполняемой работы. Виды деревообрабатывающих станков: дереворежущие, сборочные, отделочные. Самые распространенные – это дереворежущие станки. На таком станке специальными дереворежущими инструментами из древесины получают заданные заготовки, детали или изделия. Способы резания древесины различны – это распиливание, строгание, точение, сверление, фрезерование, шлифование, лущение. Для распиливания используются пилы возвратно-поступательного или прямолинейного вращения. Для фрезерования применяются прямолинейные или фасонные резцы, сверление осуществляется специальными сверлами. Строгание происходит на специальных строгальных станках. Шлифование осуществляется абразивным материалом. Для получения из отходов древесины сырья для целлюлозно-бумажных предприятий используется дробление. В зависимости от вида процесса резания и использованного инструмента деревообрабатывающие станки бывают распиливающие, строгальные, токарные, фрезерующие, сверлильные, дробильные, шлифовальные. Отделочные станки применяются для нанесения на готовые изделия лакокрасочных покрытий, декоративных, защитных. Для этого станки снабжены специальными вальцами. Дальнейшее совершенствование деревообрабатывающих станков направлено на увеличение скорости обработки древесины, производительности, использования новых способов или материалов, увеличение видов изготовляемой продукции и повышение ее качества.

Доменная печь

Доменная печь – устройство для производства чугуна восстановительной плавкой железных руд или концентратов. Основное оборудование доменного цеха – доменная печь – это круглая шахтная печь, футерованная огнеупорной кладкой. Для защиты кожуха печи от разгара используют холодильные устройства. Кожух печи и колошниковое устройство установлены на фундаменте и удерживаются колоннами. Исходный материал для плавки называется шихтой и состоит из железной руды, марганцевой руды, агломерата, окатышей. Шихта на колошник печи подается скипами или ленточным конвейером. Через приемную воронку скипы разгружаются в печь. Воздух подается через воздухонагреватели, продукт плавки выходит через летки в ковши, находящиеся в нижней части. Основные характеристики доменной печи – это полезная высота (расстояние между осью летки и нижней кромкой загрузочного конуса) и полезный объем, измеряющийся в м³. В России одни из самых мощных доменных печей с полезным объемом 5000 м³. Работа доменной печи – это непрерывный процесс, длящийся иногда до 10 лет, но несколько раз за этот срок печь останавливается на ремонт-замену изношенной кладки шахты. За этот срок печь может выплавить 8 млн т чугуна. Специальные измерительные приборы контролируют работу – ход доменной печи, регистрируют основные параметры загрузки и вдуваемого воздуха, качество состава шихты в соответствии с видом выплавляемого чугуна, температуру кирпичной кладки печи на разных горизонтальных осях, последовательность загрузки. Все процессы работы современной доменной печи автоматизированы. Автоматически осуществляются подача шихты, взвешивание, транспортировка, загрузка, поддерживается уровень засыпки и распределение шихты, влажность дутья, расход воды на охлаждение, переключение воздухонагревателей и управление режимом нагрева, регистрация состава колошникового газа, подача дутья. Изготовление чугуна было уже известно в древности в VI—IV вв. до н. э. в Китае. Чугун получали из высокофосфоритных железных руд, и из него отливали различные изделия. В Древней Греции в V—IV вв. до н. э. также была известна выплавка чугуна. Чугун – это сплав железа с углеродом. В древности чугун получали в горных или шахтных печах на древесном угле. Первые доменные печи появились в Европе в XIV в. Чугун использовали для производства оружия и строительных конструкций. Первые доменные печи в России были построены в 1630 г. в Туле и Кашире, в 1701 г. на Урале. И в середине XVIII в. Россия превосходила все европейские страны по выпуску чугуна. До середины XVIII в. основным топливом доменной печи был древесный уголь, но в 1735 г. Дерби использовал каменноугольный кокс. В 1766 г. И. П. Ползунов впервые применил паровую воздуходувную машину. В 1829 г. Дж. Нильсон – нагрев дутья. В 1857 г. Э. Каупер изобрел кирпичный воздухонагреватель регенеративного типа. В 70-х гг. XX в. Россия вышла на первое место в мире по выплавке чугуна. Сейчас доменное производство – это отрасль черной металлургии, в которой используются механизированные и автоматизированные системы и новейшие технологии. Известные ученые в России в этой области – М. А. Павлов, И. П. Бардин, М. К. Курако. Современные доменные печи оснащены системой централизированного управления и контроля, обеспечивающей регистрацию показателей приборов и комплексных показателей работы доменной печи – расхода кокса на 1 т чугуна и суточной производительности доменной печи в тоннах. Применяется дополнительное топливо, что снижает расход кокса и себестоимость чугуна. Усовершенствование конструкции доменной печи направлено на увеличение ее мощности (объема), улучшение подготовки сырья, внедрение новых прогрессивных, высокопроизводительных технологий.

Железнодорожный кран

Железнодорожный кран – стреловой самоходный подъемный кран. Его поворотная часть вместе с кабиной установлена на поворотный круг на автомобильном шасси. Механизм подъема груза – лебедка со стальным канатом, к которому крепится грузозахватное приспособление – крюк. Механизм приводит в движение дизельный двигатель. Управление краном осуществляет крановщик из кабины.

Стреловое устройство с негоризонтальным перемещением грузов, изменение вылета стрелы является установочным движением и осуществляется при ненагруженной стреле. Грузоподъемность железнодорожного крана переменная, и при наименьшем вылете стрелы и применении выносных опор она может быть до 40 т, а у специальных монтажных – до 300 т. Конструкции крана сварные и выполнены из прочных сплавов. Широкое использование кранов налажено в XX в., что связано с потребностью транспорта. Железнодорожные краны используются на перегрузочных, монтажных работах, на железной дороге, для чего могут быть установлены на рельсах. Модификации зависят от грузоподъемности. Основная задача совершенствования конструкции крана – это увеличение его основных характеристик: грузоподъемности, вылета стрелы, маневренности, высоты подъема груза, производительности.

Зубообрабатывающий станок

Зубообрабатывающий станок – металлорежущий станок, на котором обрабатываются зубчатые колеса и рейки – основные детали зубчатой передачи. Зубчатые передачи используются в редукторах и дифференциальных механизмах.

На зубообрабатывающих станках производят черновую и чистовую обработку зубьев, их доводку, закругление, приработку зубчатых колес. Для осуществления этих действий используют зуборезный инструмент. Самые первые металлорежущие станки появились в конце XVIII в. Но широкое их использование и внедрение произошло в середине XIX в. во многих странах Европы и России с ростом промышленного производства.

Современные металлорежущие станки используются на машиностроительных, станкостроительных производствах.

Модификация зубообрабатывающих станков различается по типу применяемого зуборезного инструмента, который осуществляет различную обработку зубчатых колес. Виды зубообрабатывающих станков: зубофрезерные, зубодолбежные, зубострогальные, зубошевинговальные, зубошлифовальные, зубохонинговальные, зубопритирочные, зубообкаточные, зубозакругляющие.

Зубофрезерные станки. Вертикальные, с подвижным столом и неподвижной стойкой или с неподвижным столом и подвижной стойкой. На таких станках нарезают различные зубчатые колеса. Основной зуборезный инструмент этого станка – червячная фреза. Станок позволяет нарезать зубчатые колеса диаметром 2—750 мм и с модулем 0,05—10 мм.

Зубодолбежные станки. Вертикальные, их зуборезный инструмент – долбяк, движущийся возвратно-поступательно параллельно оси заготовки. Нарезание происходит методом обкатки. На зубодолбежных станках нарезают цилиндрические зубчатые колеса с прямыми или косыми зубьями, наружного и внутреннего зацепления, блоки зубчатых колес, зубчатые рейки, секторы, шлицевые валики. Диаметры колес 15—500 м с модулем 0,2—6 мм, и диаметры 800—1600 мм с модулем 8—12 мм.

Зубострогальные станки. Обработка зубчатого колеса происходит методом обкатки одним или двумя резцами. На таком станке обрабатывают конические зубчатые колеса с прямыми зубьями. Процесс нарезания идет при движении резцов к вершине конуса заготовки, обратный ход – холостой. Модуль 2,5—25 мм, длина зуба 20—285 мм.

Зубошевинговальные станки. Обработка зубчатого колеса идет бреющим резанием, при взаимном скольжении зацепленных зубьев инструмента, и зубьев обрабатываемого зубчатого колеса, при встречном движении. Направление подачи – параллельное, диагональное и касательное. Зуборезный инструмент – шевер – дисковый, реечный или червячный. Дисковый и реечный предназначены для обработки зубчатых колес, червячный – для червячных.

Зубошлифовальные станки. Различаются по исполнению – с вертикальным или горизонтальным расположением обрабатываемого зубчатого колеса.

Их инструмент – фасонный шлифовальный круг. Шлифование идет методом обкатки. Шлифовальные круги совершают вращательное и возвратно-поступательное движение, обкатываясь по обрабатываемому зубчатому колесу, они своими торцами шлифуют поверхности зубьев.

Зубохонинговальные станки. Их инструмент – зубчатый хон – зубчатое колесо с геликоидальным профилем, из пластмассы, и отделано абразивным порошком, зернистость которого выбирается от требований к шероховатости поверхности. На таких станках уменьшают шероховатость поверхности профиля зубьев. Зубчатый хон устанавливается в центре станка и совершает вращательное и возвратно-поступательное движение вдоль своей оси и оси обрабатываемого зубчатого колеса.

Зубопритирочные станки. Их инструмент – притир – чугунное зубчатое колесо, смазанное смесью мелкого абразивного порошка с маслом. Притир находится в зацеплении с обрабатываемым зубчатым колесом, которое обкатывают тремя притирами. Оси притиров наклонены к оси обрабатываемого зубчатого колеса. Притиры совершают возвратно-поступательное движение. На этих станках осуществляют притирку зубчатых колес после их термической обработки.

Зубообкаточные станки. На них обрабатывают в масляной среде без абразивного порошка незакаленные зубчатые колеса. Инструмент этих станков – изготовленное с высокой точностью закаленное колесо. Оно называется лон. В процессе обкатки сглаживается поверхность зубьев обрабатываемого зубчатого колеса. Но такой способ обработки применяют только для изготовления зубчатых колес, не требующих высокой точности.

Зубозакругляющие станки. Их инструмент – пальцевая коническая фреза, совершающая вращательное и возвратное поступательное движение. На этих станках идет закругление прямых и косых зубьев зубчатых колес наружного и внутреннего зацепления диаметром до 320 мм. В процессе обработки ось инструмента (фрезы) вертикальна, заготовка же наклонена к этой оси под углом 30—45° и закрепляется в приспособлении.

Дальнейшее усовершенствование конструкции зубообрабатывающих станков идет по увеличению их производительности и качества.

Индукционно-плавильная печь

Индукционно-плавильная печь – электротермическое устройство для плавки различных материалов способом индукционного нагрева. Индукционный нагрев осуществляется в теплопроводящих материалах возбуждением в них электрических токов переменным электромагнитным полем. При этом источником электромагнитного поля является нагревательный индуктор – электромагнитное устройство, состоящее из индуктирующего провода, создающего это переменное электромагнитное поле, и токопроводов, при помощи которых индуктирующий провод подключается к источнику электрической энергии. Переменное электромагнитное поле создается токами низкой – 50 Гц, средней – до 10 кГц, и высокой – более 10 кГц частоты. Как правило, для питания индуктора используются машины-преобразователи или ламповые генераторы. Индукционный нагрев – самый совершенный способ передачи электроэнергии и преобразования ее в тепловую энергию.

Индукционные плавильные печи стали применяться в XX в. с развитием промышленного производства.

Модификация индукционной плавильной печи различается по видам: тигельная и канальная.

Тигельная индукционная плавильная печь – это индуктор-соленоид, изготовленный из медной водоохлаждаемой трубки, тигель изготовлен из графита, стали, или других материалов, что зависит от свойств расплава.

Тигельные индукционные плавильные печи используются для выплавки драгоценных металлов, меди, алюминия, магния, стали, чугуна. Емкость тигля может иметь объем от нескольких килограммов до нескольких сотен тонн. Сама печь может быть вакуумной, открытой, компрессионной, газонаполненной. Для питания печей используются токи низкой, средней и высокой частоты.

Канальная индукционная плавильная печь состоит из плавильной ванны и индукционной единицы, состоящей из индуктора, магнитного сердечника и подового камня. Канальные печи отличаются от тигельных тем, что преобразование электромагнитной энергии в тепловую осуществляется в канале тепловыделения, для этого он постоянно заполнен электропроводящим телом. При первичном пуске канальной печи в производство в канал заливают расплавленный металл. Иногда используют шаблон из того материала, который будет плавиться в печи. Когда плавка завершена, то металл из печи сливают не полностью, оставляя заполненным канал тепловыделения для следующего использования. Конструкция канальной индукционной плавильной печи устроена так, что индукционные единицы являются съемными, это позволяет заменять родовой камень. Канальные индукционные плавильные печи используются для выплавки чугуна, цветных металлов или их сплавов. Основная характеристика индукционных плавильных печей обоих видов – это емкость, которая может иметь объем от нескольких сотен килограммов до нескольких сотен тонн. Питание осуществляется током переменной частоты. Плавку в индукционной плавильной печи характеризуют высокая производительность и высокое качество переплавляемого металла. Поэтому индукционные плавильные печи используют для переплава металлов, для хранения и перегрева жидкого металла перед разливкой. И дальнейшее усовершенствование конструкции индукционной плавильной печи направлено на увеличение ее производительности, качества и использования.

Кабельный кран

Кабельный кран – грузоподъемное устройство для подъема грузов и перемещения их в горизонтальном направлении на расстояние от 100—1500 м. Кабельный кран состоит из двух опор башенного типа. На одной башне находится приводное силовое устройство – электродвигатель, механизм управления – это башня-машина, другая башня – опора на противоположной стороне карьера. Опоры могут быть передвижные или же стационарные. Между этими опорами-башнями натянут канат. По нему на роликах передвигается тележка, оснащенная блоковым подъемным устройством, к ней подвешиваются ковш или вагонетка, на опорах укреплены шкивы, через которые идет другой канат – тяговый, он приводит в движение тележку, канат идет от нее к рабочим тяговым шкивам лебедки. Высота опор может достигать 50 м. Высота подъема груза доходит до 50 м. Пролет – 100—1500 м. Грузоподъемность кабельного крана – 5—50 т. Скорость движения тележки по несущему канату 8—10 м/с. Скорость спуска – 1,5 м/с. Конструкции современных кабельных кранов выполнены из прочных сплавов. Применяются такие кабельные краны на открытых горных разработках руды, угля, камня и на строительных площадках. Модификации кабельных кранов в основном связаны с использованием различных грузозахватных приспособлений и вида опор (передвижных или стационарных), передвижные опоры передвигаются по рельсам, проложенным по обеим сторонам карьера параллельно. Или может применяться также и радиальное перемещение – одна опора неподвижная, другая перемещается по кругу. Если же опоры стационарные, то внутри карьера используется дополнительный транспорт для доставки груза к канату. Дальнейшее усовершенствование конструкции данного крана состоит в увеличении его основных характеристик – грузоподъемности, длины пролета, производительности.

Канатная пила

Канатная пила – машина, применяемая для получения блоков из горных пород, используется для работы в карьерах, на камнеобрабатывающих производствах, для получения изделий из камня. Основное рабочее устройство – стальной канат до 6 мм в диаметре, который режет камень. Канат может иметь длину до 1500 м и двигаться со скоростью более 10 м/с. Канат движется через приводной шкив. А натяжение канату обеспечивает натяжное приспособление. Во время резания под канат все время подается водный раствор абразива. В зависимости от твердости пород как абразив используется кварцевый песок или карборунд. Для твердых пород (гранит) используют карборунд. Для среднетвердых пород (мрамор) используют кварцевый песок. Скорость резания канатом может составить до 15 см/ч. Но она зависит также от твердости породы и качества абразивного материала. По всей длине канат поддерживают ролики. Рабочее движение каната называется пропилом. Пропил делают с помощью пильных стоек, которые имеют устройство, перемещающее ролики. Чем выше пильные стойки, тем больше глубина пропила, как правило, она достигает 3 м. Отличительная особенность канатной пилы в том, что она используется в теплом климате, так как в холодном районе вода замерзает, и это делает невозможной работу. Эффективна канатная пила для добычи мрамора, гранита, а также для изготовления архитектурных изделий сложной конфигурации на заводах по обработке камня.

Такой способ добычи камня известен с древности и успешно применяется и развивается до сих пор. Усовершенствование такого способа направлено на применение новых специальных приспособлений – резцов, закрепленных на канате. Резцы, армированные алмазом, используются для распиловки мрамора, резцы из твердых сплавов – для известняка.

Кантователь

Кантователь – погрузочное устройство, предназначенное для переворачивания изделий. Выполняет работу при транспортировке, упаковке грузов. Такие механизмы используются на складах при упаковке и погрузке штучных грузов, в заводских цехах: литейных, кузнечных.

Различаются по конструкции, зависящей от характера работы и назначения. Например, цепной подвесной кантователь из прямоугольной рамы с электродвигателем, двигатель с редуктором, на его валу смонтировано устройство, осуществляющее движение цепи. Такой кантователь удерживается крюком мостового крана, установленного в кузнечном цехе. На цепи кантователя находится поворачивающаяся поковка, во время движения цепи поковка поворачивается.

Грузоподъемность цепного кантователя 200 т. Кантователь-манипулятор различается по типу крепления и бывает подвесной или напольный.

Подвесной кантователь-манипулятор крепится на тележке, двигающейся по монорельсу, находящемуся под потолочным перекрытием цеха вдоль него. Напольный кантователь-манипулятор – это мост, движущийся на опорах по цеху. Горизонтально по мосту движется специальное устройство – захват.

Оно может двигаться вверх/вниз или поворачиваться вокруг своей оси. Грузоподъемность кантователей манипуляторов различна и составляет от 0,7 до 75 т.

Кантователь – роликовый конвейер. Это переворачивающее устройство состоит из двух таких роликовых конвейеров, которые поворачиваются и принимают горизонтальное положение. Этот кантователь используется для манипуляции рулонами листовой стали.

Кантователь рычажный и поворотная каретка используются во время сварочных работ для сварки балок, рам, емкостей в цехе. Кантователь с выдвижными упорами используется в цехе или складе, выдвижные упоры переворачивают изделия и упаковывают их в коробки или ящики, которые движутся по конвейеру.

Кантователь, оборудованный специальными вакуумными захватами, применяется для работы с плоскими, листовыми деталями, на различных производствах.

Картоноделательная машина

Картоноделательная машина – устройство для производства картона. Это разновидность бумагоделательных машин. Подразделяются на четыре типа: плоскосеточные, круглосеточные, комбинированные, горизонтального формования.

Плоскосеточные машины изготавливают однослойный картон массой до 500 г/м², их производительность достигает 850 т/сутки картона. Эти машины имеют длину до 170 м, массу 4000 т, мощность около 13 Мвт.

Круглосеточные многоцилиндровые машины производят многослойный картон массой до 600 г/м², рабочее, формующее устройство этих машин – полые цилиндры до 1,5 м в диаметре, сделанные из металлической сетки. Принцип работы основан на вращении цилиндров, находящихся в ваннах. В ванны поступает волокнистая масса, и вода проходит через сетку. Внутри волокна остаются на сетке цилиндра и образуют слой картона массой до 100 г/м². Отдельные слои соединяются в полотно картона. Эти машины вырабатывают слоистый картон, наружные и внутренние слои его из разных материалов: макулатуры, древесной массы. Круглосеточная машина имеет предварительную и главную прессовую часть, оборудованную различным числом пар валиков – прессов. Ее производительность до 500 т/сутки картона.

Комбинированные машины изготавливают картон для односторонней или двухсторонней литографии массой до 500 г/м². Эти машины имеют комбинированную формующую часть: плоские сетки и круглосеточные цилиндры. Картон соединяется на плоской сетке перед Гауч-валом. Производительность комбинированных машин – 300 т картона.

Картоноделательные машины с горизонтальным формованием имеют сеточную часть из одной нижней и нескольких верхних сеток, расположенных друг за другом. Волокнистая масса проходит между нижней и верхней сеткой. Количество сеток определено числом слоев картона. Производительность этих машин составляет 350 т/сутки.

Ковочные машины

Металлообрабатывающие машины: способ действия – ковка, штампование. Машины различаются по характеру движения рабочего устройства, которое зависит от вида обрабатываемого материала. Машины бывают: горизонтально-ковочные, вертикально-ковочные, ротационно-ковочные, ковочные вальцы.

Принцип их действия основан на горизонтальном движении рабочего устройства, жестко связанного с кривошипным механизмом. Рычажно-кулачковый механизм осуществляет работу вспомогательных устройств машины.

Их способ действия основан на вертикальном движении рабочего устройства и не связан жестко с кривошипным механизмом.

Вращение передается ползуну от эксцентрикового колеса через промежуточную деталь – мотыль. Пружины прижимают ползуны к мотылю, под их действием ползуны и совершают рабочий ход. Вертикально-ковочные машины выполняют действия ковки: протяжку, обжимку, обкатку. Применяется нагрев обрабатываемых изделий. Эти машины вырабатывают различные по назначению и размеру изделия: заготовки зубил, ножей, крюков, винтов, топоров.

Способ их действия основан на вращательном движении рабочего устройства с инструментом, который не связан жестко с кривошипным механизмом. Эти машины выполняют обжимку изделий цилиндрической формы – прутов, труб. Вращение от приводного вала передается ползуну через промежуточную деталь – цилиндрическую обойму. Внутри обоймы находится шпиндель с радиальными пазами снаружи – ролики. В пазах шпинделя расположены ползуны со штампами. Обойма может быть неподвижной, но с вращающимся шпинделем. Или применяется вращающаяся обойма и неподвижный шпиндель. Частота вращения обоймы или шпинделя достигает 500 об/мин.

Промежуточные машины между кузнечными и прокатными станами.

Они во много раз производительнее кузнечных штамповочных машин. Ковочные вальцы используются для формования изделий без переходов и изменений поперечных сечений: гаечных ключей, ручек, зубьев, лопаток турбин. Принцип действия основан на прохождении заготовки через сменные сектора, укрепленные на вращающихся валках при помощи механизмов, перемещающих материал из одного углубления в другое. Эти углубления находятся на поверхности секторов и предназначены для придания заготовке заданной формы. Привод от электродвигателя. Машина оборудована регулируемыми упорами, фиксирующими длину изделия. Ковка как способ обработки металла была известна с древности, в IV—III тысячелетии до н. э. Материалом служили железо, медь, серебро, золото. Ковка применялась горячая и холодная. Ковка использовалась для получения различных изделий: инструментов, оружия, орудий сельского хозяйства, деталей, светильников и др. Изделия были различных размеров и форм, часто украшались насечкой, рельефными узорами. Также широко ковка применялась и в Средние века и до сих пор сохранена как вид народного искусства. Впервые теория ковки была разработана в России в 1868 г. Ученые, работавшие в этой области: П. П. Аносов, Д. К. Чернов. Процесс ковки, как правило, происходит с нагревом металла, для повышения пластичности. Температура нагрева зависит от структуры материала. Для стали – 800—1100 °С, для алюминия – 420—480 °С. Ковка бывает свободная – без штампов и со штампами. Различие состоит в том, что при штамповании заготовка металла получает форму, ограничивающую его стенками рабочей плоскости. При свободной ручной ковке на заготовку воздействуют молотом. Машинную ковку осуществляют ковочные машины. На современном производстве в основном применяют ковку в штампах. Свободная ковка используется на малых производствах для изготовления отдельных изделий. Ковка происходит специальными кузнечными инструментами, придающими заготовке металла заданную форму. Виды ковочных работ: осадка, обкатка, высадка, протяжка, раскатка, прошивка. Современная ковка – это экономичный и эффективный способ, осуществляющийся на ковочно-гидравлических процессах с усилением до 300 Мн (20 000 тс). При обработке тяжелых изделий массой 350 т и более применяют подъемные краны, мостовые или поворотные.

Дальнейшее развитие в использовании ковочных машин направлено на использование новых технологических процессов для формовки особо прочных материалов или сплавов.

Козловый кран

Подъемный кран представляет собой мост на жестких опорах (козлах), которые передвигаются по рельсовому пути. Грузозахватное приспособление – крюк. В качестве грузовой тележки иногда применяются самоходные электрические тали. Иногда используют козловые краны сразу с двумя тележками при монтаже крупных изделий в судостроении, это дает возможность кантовать груз на весу. Пролет крана (т. е. расстояние между опорами) общего назначения, передвигающегося по рельсам, как правило, 40 м, в судостроении – до 170 м. Грузоподъемность до 3—50 т, но на электростанциях и в судостроении применяются краны грузоподъемностью 400—800 т. Но при использовании сразу двух тележек грузоподъемность может составлять 1600 т. Скорость передвижения крана – 20—100 м/мин – это его рабочее движение. Козловый кран – это неповоротный кран с горизонтальным перемещением грузов, как и все краны мостового типа. Высота подъема груза зависит от высоты опор, которая может быть различной и зависит от конструкции и назначения крана. Механизм привода крана – электродвигатель. Конструкции крана сварные, выполнены из прочной стали. Производство и широкое применение козловых кранов налажено с середины XX в., что связано с растущими потребностями таких отраслей, как судостроение, транспорт, строительство, обслуживание электростанций. Козловые краны используются для перегрузочных и монтажных работ в судостроении, на складах, на электростанциях, для перегрузки штучных грузов, лесных грузов, контейнеров, для секционного монтажа. Модификация кранов зависит от грузоподъемности, длины пролета, что продиктовано их применением. На электростанциях и в судостроении используют более грузоподъемные краны с двумя тележками. При малых грузах вместо грузовой тележки применяют самоходные электрические тали. Для перегрузки штучных грузов используют пневмоколесные козловые краны, их опоры установлены на пневмоколесах. Их пролет составляет 6—15 м, а грузоподъемность небольшая: 15—30 т. Рабочая скорость движения – 8 км/ч. Краны, используемые в строительстве, имеют переменное место работы и являются самомонтирующимися. Дальнейшее усовершенствование конструкции кранов состоит в увеличении грузоподъемности, длины пролета, высоты опор, производительности.

Кольцевая печь

Кольцевая печь – оборудование металлургической промышленности, в ней нагреваются заготовки при прокатке трубы, колеса и различные металлические изделия. Печь имеет вращающийся под, на котором расположены нагреваемые изделия, неподвижный кольцевой канал. Печь имеет также специальные окна, через которые в нее загружают и получают изделия. Этот процесс выполняют погрузочно-разгрузочные машины. Пространство внутри печи называется рабочим пространством, его разделяет жаростойкая перегородка между окнами. Водяные затворы уплотняют кольцевые щели между неподвижной частью и подом, который вращается на опорных рамках при помощи электрического привода. Кольцевая печь отапливается жидким топливом или газом. Небольшие печи имеют постоянную температуру и одно окно для загрузки и выгрузки изделий. Первая кольцевая печь появилась в России в 1924 г., конструктор Н. Д. Булин. Современные печи имеют разные габариты и производительность. При диаметре 30 м ширина пода составляет 6 м, производительность – до 75 т/ч.

Координатно-расточный станок

Координатно-расточный станок – металлорежущий станок, обрабатывающий отверстия и плоскости с особо точным расположением центров. Используется также для обработки поверхностей без применения специальных приспособлений для направления инструментов. На координатно-расточном станке для точного измерения размеров имеются устройства с жесткими или регулируемыми концевыми мерами, индикаторные датчики, ходовые винты с лимбами и нониусом, масштабные валики с оптическими измерительными приборами. На координатно-расточном станке режущий инструмент и изделия перемещаются взаимно в прямоугольных координатах (точность линейных перемещений до 2 мкм) и в полярных координатах (точность угловых перемещений до 5 мкм). Конструкция станка обеспечивает плавную передачу движения и балансировку вращающихся деталей, что способствует уменьшению вибрации. Такие станки находятся в специальных изолированных помещениях, где поддерживается постоянная температура 20 °С, что необходимо для точной работы станка. Работает на таком станке высококвалифицированный рабочий. Координатно-расточные станки современного вида появились в XX в. с развитием станкостроения, параллельно с производством металлорежущих станков. Конструкции и оснащение координатно-расточных станков выполнены из высококачественных сплавов. Станки используются при изготовлении измерительных приборов, режущих инструментов, штампов, кондукторов, особо ответственных деталей машин и приборов в мелкосерийном производстве. На станках осуществляются сверление, фрезерование, развертывание, растачивание и другие виды обработки.

Модификации координатно-расточного станка различаются по конструкции. Двухстоечные станки (портальные) – со столом, с одним перемещением, и одностоечные станки – со столом, имеющим два перемещения. У двухстоечных станков шпиндельная головка движется горизонтально по перечине, перемещающейся вертикально. У одностоечных станков шпиндельная головка движется только вертикально. Дальнейшее развитие конструкции координатно-расточного станка направлено на увеличение скорости точности и качества обработки деталей и поверхностей.

Кузнечно-штамповочные машины

Кузнечно-штамповочная машина – машина для обработки заготовок или металла способом штамповки. Штамп – это замкнутая полость по форме заданной детали, образованная из верхней и нижней частей. Прототип штамповки – чеканка – была известна во многих странах с древности. Но в конце XVIII – начале XIX в. с развитием промышленности началось применение штамповки, и еще большее ее распространение произошло в середине XX в. Штамповка во много раз производительнее и экономичнее ковки. Она применяется в машиностроении, радиоэлектронной промышленности и других областях производства. При штамповке больше процент использования металла. Штамповка различается по типу оборудования, технологии и формы заготовки и бывает объемной или листовой, с нагревом или без нагрева. Для штамповки используются кузнечно-штамповочные машины. На них получают изделия из проволоки, прута, листа, полосы. Движения всех устройств машины осуществляются в автоматическом цикле и взаимосвязаны без влияния человека. Кузнечно-штамповочные машины по характеру обработки и виду материала различаются по группам: для холодной штамповки, для горячей штамповки, для повторной высадки, для штамповки листов, накатки резьбы, изготовления пружин и другие специальные. Кузнечно-штамповочные машины обрабатывают заготовки, детали, полуфабрикаты, заготовки изделий: ролики, шарики, кольца, подшипники, фурнитуру, детали приборов и машин. С точностью 2 и 3 классов и чистой 6—10 классов. Способом холодной штамповки обрабатывают более мелкие детали. Горячая штамповка используется для обработки больших изделий, но точность и чистота при ее применении ниже, чем при холодном штамповании. Наибольшее усилие машины для штамповки доходит до 40 000 кн (4000 тс). Производительность различается от способа штамповки и вида изделий и составляет 16—2200 штук в минуту. Но особо прочные сплавы штампуют способом горячей штамповки на гидравлических прессах – это изотермическая штамповка. Тонкий листовой материал менее 4 мм штампуют без нагрева, толстый листовой материал более 4 мм нагревают. Полученные детали отличаются точностью размеров. В середине XX в. стали применяться новые технологии и способы штампования: высокоскоростная штамповка до 60 м/с, электромагнитная формовка, вырабатывающая 600 штук изделий за час. Увеличивается производство и самих кузнечно-штамповочных машин, и в конце XX в. оно составляло до нескольких десятков тысяч штук в год. Применяются способы обработки трудно формирующихся титановых, вольфрамовых сплавов, жаропрочных сталей, керамики, разнородных соединений.

Кран судовой (плавучий кран)

Судовой кран (плавучий кран) – грузоподъемная машина, установленная на судах. Как правило, такой кран бывает стационарным, поворотным, стреловое устройство его с горизонтальным перемещением груза, так как изменение вылета стрелы является рабочим движением. Механизм подъема груза – лебедка и стальной канат, грузозахватное приспособление – крюк, грейфер. Вылет стрелы – до 16 м. Грузоподъемность – 1—16 т. Конструкции крана сварные, выполнены из прочной стали. Но подъемный кран может находиться не только на судне, но и на отдельном специальном понтоне, и быть или несамоходным (тогда его буксирует судно), или самоходным, со скоростью движения около 10—15 км/ч. Конструкция такого крана состоит из верхнего строения – самого подъемного крана, и понтона, с помощью которого кран находится на плаву. Конструкция крана различна. Она бывает универсальной – поворотной и неповоротной – мачтовой, козловой. Неповоротные плавучие краны имеют вылет стрелы до 25 м, их грузоподъемность – до 1500—2500 т. Поворотная часть плавучих кранов такая же, как у портальных, их грузоподъемность – до 25 т, вылет стрелы – до 35 м. Но некоторые самоходные поворотные плавучие краны имеют вылет стрелы до 60 м и грузоподъемность до 350 т. Механизм подъема грузов у любых судовых или плавучих кранов – это лебедка, стальной канат, к которому прикреплено грузозахватное устройство – крюк, грейфер. Механизм передвижения плавучего крана – это плавающий понтон (самоходный или несамоходный). Управление краном осуществляется из кабины. Стреловое устройство плавучих и судовых кранов с горизонтальным перемещением грузов, так как их рабочее движение – это изменение вылета стрелы. Механизм привода – электрический двигатель. Конструкции кранов сварные, выполнены из прочной стали. Производство плавучих и судовых кранов и их широкое применение налажено с середины ХХ в., что связано с потребностью производства с ростом мощности портов. Судовые краны используются для перегрузочных работ непосредственно на судне, плавучие краны применяются для работы, производимой на плаву, для производства строительно-монтажных работ в судостроении. Модификация кранов, их характеристики – грузоподъемность, вылет стрелы – зависят от области применения. Для штатных перегрузочных работ применяют, как правило, несамоходные плавучие краны грузоподъемностью до 25 т и с вылетом стрелы до 35 м. Для монтажных работ в судостроении применяют, как правило, самоходные краны грузоподъемностью до 350 т и с вылетом стрелы до 60 м. Для подъема особо тяжелых грузов и выполнения специальных перегрузочных работ применяют неповоротные плавучие краны грузоподъемностью до 1500—2500 т и с вылетом стрелы до 25 м. Основная задача совершенствования конструкции таких кранов – это увеличение грузоподъемности и других основных характеристик – длины вылета стрелы, высоты подъема груза, применения системы гашения колебаний груза, повышения производительности, расширения сферы использования.

Кран-укосина

Кран-укосина – настенный поворотный подъемный кран. Как правило, выполняется в виде треугольной фермы. Укосина крепится на верхней и нижней опоре. На верхнем конце фермы находятся блоки для грузоподъемного каната. Вылет может быть изменен при помощи специального механизма. Также кран может иметь и поворотный механизм. Грузоподъемность крана невелика – 5 т, поэтому их используют для перегрузочных работ в небольших цехах, на складах. Конструкции современных кранов выполнены из прочных сплавов. Модификация – это использование различных механизмов для подъема груза, поворота и изменения вылета. Дальнейшее усовершенствование данной конструкции направлено на увеличение грузоподъемности и длины вылета, повышение производительности.

Мостовой кран

Мостовой кран – грузоподъемная машина, выполненная в виде моста – опорного или подвесного. Конструкция балочного или ферменного типа. Мостовой кран движется по подкрановым рельсам вдоль цеха или грузовой площадки. По посту перемещается крановая тележка с грузозахватным приспособлением – как правило, это грейфер-крюк или магнит. Мостовой кран является неповоротным, катучий мост движется по рельсам, которые находятся на стене здания или на специальной эстакаде. В грузовой тележке расположена лебедка. У некоторых конструкций мостовых кранов тележка имеет поворотную стрелу. Стреловое устройство с горизонтальным перемещением грузов. Пролет – расстояние между осями подкрановых рельсов – может быть 50—60 м. Высота подъема грузов – 40—50 м, скорость движения моста – 30—160 м/мин, скорость движения грузовой тележки – 10—60 м/мин, подъема груза – 60 м/мин. Мостовые краны обладают большой грузоподъемностью, она достигает до 500—600 т. Иногда на мосту располагаются две грузовые тележки на одном или двух путях. Механизм привода крана – электродвигатель. Управление краном осуществляется дистанционно по проводам. Конструкции мостовых кранов сварные, выполнены из прочной стали. Производство и широкое использование мостовых кранов налажено с середины XX в., что связано с ростом промышленности и производства. Мостовые краны применяются в производственных цехах, электростанциях, складах, как закрытых, так и открытых. Модификацией мостового крана является мостовой перегружатель, он используется на складах угля, в портах, электростанциях, на промышленных предприятиях. Грузозахватное приспособление такого мостового перегружателя – грейферный захват, его грузоподъемность составляет 15—30 т, скорость передвижения грузовой тележки с грейфером – 160—360 м/мин, скорость подъема груза – 60—70 м/мин. В час такой перегружатель может обработать от 500—1000 т груза. Иногда в грузовой тележке устанавливается поворотная стрела с вылетом 3—6 м. Такой мостовой перегружатель с поворотной стрелой имеет грузоподъемность 10—20 т. Скорость движения крана по верхним поясам моста – 120—180 м/мин. Мостовой перегружатель может быть оборудован и крюком для захвата груза – его грузоподъемность достигает 300 т. Оригинальной модификацией мостового перегружателя является радиальный мост, у него одна опора неподвижная, другая движется по кольцевому пути, такие мосты используются в складах, имеющих круглую форму. Пролет моста – до 120 м, длина консоли – до 50 м. Время подъема – 5—10 мин. Основная задача усовершенствования конструкции мостовых кранов – это увеличение грузоподъемности, скорости работы, использование автоматических систем управления.

Кран-балка – это модификация мостового крана. Тельфер передвигается по балке, опирающейся на рельсы ходовыми колесами. Рельсы расположены на верхних полках подкрановых балок, находящихся под потолком. Но есть конструкции крана-балки, у которых колеса опираются на нижние полки подкрановых балок. Это подвесные (катучие) краны.

Кран-балка может быть однопролетным – шириной 6—15 м и многопролетным – до 100 м. Механизм привода – электродвигатель. Управление краном осуществляется дистанционно по проводам или из кабины, находящейся на ездовой балке, грузоподъемность кран-балки – до 1—5 т. Такие краны используются в основном в цехах, на складах. На судах кран-балка применяется для подъема и спуска становых якорей.

Кран-штабелер – также модификация мостового крана. Его грузовая тележка имеет поворотную колонну, по которой движется специальный вилочный захват, несущий на поддоне груз. Такой кран используется для укладки и разбора пакетных штабелей.

Металлургический мостовой кран имеет специальные грузозахватные устройства, что позволяет его использовать в металлургических цехах. Наименование таких кранов – литейные, колодцевые, завалочные.

Ротационная печатная машина

Печатная машина используется в полиграфии для печати книг, газет, листовой продукции (плакаты, этикетки) – это наиболее высокопроизводительное печатное оборудование. Основные рабочие устройства: печатный аппарат для переноса краски с формы на бумагу, красочный аппарат, который наносит краску на форму, бумагопроводящее устройство, подающее бумагу к печатному аппарату, и устройство, выводящее оттиски из системы, принимающее и обрабатывающее отчитанную продукцию. Механизм привода – электрический. Форма закреплена на цилиндрической поверхности (формном цилиндре), бумага расположена на печатном цилиндре. Переход краски с формы на бумагу осуществляется в зоне контакта печатного и формного цилиндра. Машина может быть листовой или рулонной в зависимости от вида подаваемого материала – отдельные листы бумаги или бумажная лента-рулон. Листовые ротационные машины используются для печати высококачественной многокрасочной продукции для всех основных способов печатания: высокого, глубокого, офсетного. Скорость работы – до 7500 листов в час. Формат листов 70 × 100, 84 × 108 см.

Рулонные ротационные печатные машины используются для печати книжно-журнальной и газетной продукции, также для высокого, глубокого и офсетного способов печатания. Производство печатных машин было начато в Германии в начале XIX в. В Россию печатные машины ввозились из-за границы. Но после революции потребности развивающейся страны в книжно-журнальной продукции способствовали созданию собственной печатной техники. Первая ротационная печатная машина в России была выпущена в 1932 г. на заводе им. М. Гельца в Ленинграде. Это была малоформатная машина. Первая тяжелая газетная ротационная машина «Комсомолец» была выпущена 7 ноября 1932 г. Рыбинским заводом. В дальнейшем печатные машины стали выпускать заводы в Киеве, Харькове, Ростове, Ромнах, Ейске. Среди зарубежных стран производителями печатного оборудования являются США (фирмы: «Миле-Госс-Декстер», «Харрис-интертайп», «Элтра», «Американ тайп фаундерс К»), Германия (фирмы: «Кениг унд Бауэр акциенгезельшафт», «Машинен Аугсбург-Нюрнберг», «Шнельпрессенфабрик акциенгезельшафт Гейдельберг»), Великобритания (фирмы: «Интертайп Лтд», «Монотайп Лтд») и также Япония, Франция, Швейцария, Швеция, Италия.

Модификации ротационной печатной машины в основном зависят от вида подаваемой бумаги – лист или рулон. В листовой машине в красочном аппарате имеется большое количество резиновых валиков и металлических цилиндров, они, перемещаясь в осевом направлении, раскатывают краску и наносят ее на форму равномерным слоем. В зависимости от числа печатающих секций машины могут быть одно-, двух– или четырехкрасочными. И лист передается от одной секции к другой, и на каждой секции на оттиск наносится следующая краска. Есть печатные машины с планетарным печатным аппаратом, в них несколько формных цилиндров контактируют с одним печатным цилиндром. В листовых ротационных машинах печатной формой является стереотип или гальваностереотип, или полноформатные гибкие формы из фотополимеров или микроцинка. Самые распространенные из листовых машин – это машины для офсетной печати – ПОЛ-70, ПОЛ-84. Формный цилиндр имеет увлажняющий аппарат, наносящий слой раствора на пробельные элементы формы. Офсетный цилиндр покрыт прорезиненным полотном, и на него переходит слой краски с формы, в зоне контакта с печатным цилиндром краска переходит на бумагу. В четырехкрасочной машине ПОЛ-70 цепной транспортер передает листы бумаги от секции к секции. Но листовые машины в своем применении ограничены. Рулонные машины более распространены, так как они печатают широкий спектр полиграфической продукции. По своему назначению рулонные машины бывают книжно-журнальные или газетные. Выпускают рулонные машины для высокой, глубокой и офсетной печати. Газетные машины с шириной бумаги 1680, 840, 420 мм, окружность цилиндра – 1188 мм, максимальная скорость печати – 30 тыс. об/мин, широко распространены рулонные машины офсетной печати для печатания книжно-журнальной продукции. Эти машины имеют четырехцилиндровый печатный аппарат. И между двумя офсетными цилиндрами проходит бумага, на которую одновременно с двух сторон наносятся изображения формата оттиска 700 × 920, 546 × 840, 840 × 1092 мм. Максимальная скорость – до 30 тыс. об/мин. Рулонные офсетные ротационные машины используются для печати высококачественной иллюстрированной продукции.

Дальнейшее развитие конструкции ротационных машин направлено на увеличение скорости работы машины, форматов бумаги, качества печати, создание многокрасочных машин, способных изготавливать продукцию за один цикл.

Наборная машина

Наборная машина – устройство для изготовления текстовой части печатной формы в полиграфии. Способ набора текста: на машине происходит вывод нужного знака в рабочее положение, размещение и воспроизведение изображения знака в строке заданного формата согласно содержанию текста и его оформлению, получение строк одинаковой длины.

Первые наборные машины, механизировавшие набор текста, появились в Европе в начале XIX в. В 1822 г. в Англии У. Черч создал первую наборную машину с клавиатурой. В 1866 г. в России П. П. Княгининский построил первую литеронаборную машину с программным управлением от перфоленты. Первые фотонаборные машины появились также в конце XIX в. Их появление связано с необходимостью механизировать процесс набора текста, что связано с увеличением выпуска печатной продукции во всех странах. В России такие машины стали выпускать с начала 1930-х гг., что связано с развитием собственного полиграфического машиностроения. В наши дни машины выпускаются ведущими фирмами США, Германии, Японии, Швейцарии, Великобритании, Франции.

Модификации наборных машин различаются по способу формирования изображения. Три основных вида наборных машин: наборно-литейные, наборно-пишущие, фотонаборные. Наборнолитейные машины получают текстовые изображения в виде знаков с рельефной печатающей поверхностью из типографского сплава. Такие машины используются для изготовления форм высокой печати. Тип наборно-отливных машин включает машины-линотипы (строкоотливные) и машины-монотипы (буквоотливные). Наборно-пишущие машины получают изображение текста в виде оттисков на пленке или бумаге с использованием побуквенной печати. Такие машины используются для изготовления форм офсетной печати при небольших тиражах изданий, не требующих особо качественного оформления. Фотонаборные машины используются в офсетной печати. Они более производительны. Буквы текста воспроизводятся фотографическим путем на фотопленке или фотобумаге. Полученные текстовые диапозитивы используются для получения печатных форм. Широкое применение имеют фотонаборные машины с электронно-механическим устройством системы с электронно-лучевыми трубками. Фотонаборные системы воспроизводят знаки и строки на экране и проецируют их на фотоматериал. Наиболее известные марки фотонаборных машин – «Фотон» (Великобритания), «Фотосеттер» (США), «Линофильм-Европа» (Германия), «Линотрон» (Великобритания), «Дигисет» (Германия), ФА-500 (Россия). Основные характеристики любых наборных машин – это ассортимент знаков для набора, диапазон кеглей (высота знаков), диапазон форматов (длина строки), возможность набора формул и таблиц. Эти характеристики определяют использование этой модели наборной машины, некоторые типы машин изготавливают отдельные элементы наборной формы, наборные линейки и пробельный материал, специальные крупнокегельные машины используются для набора заголовков, шрифтолитейные машины изготавливают шрифты для ручного набора. Наборные машины по типу механизации процесса бывают полуавтоматические и автоматические. На полуавтоматической машине наборщик набирает текст на клавиатуре. Автоматические машины набирают текст на основе программы с носителя информации. Оператор-наборщик работает на клавиатуре программирующего устройства – подготавливает программу. При наборе текста с использованием ЭВМ применяются читающие автоматы. Современные наборные автоматы производят набор более 1000 знаков в секунду. Дальнейшее развитие наборных машин направлено на создание автоматических систем переработки текстовой информации, систем с использованием голографии и лазерной техники.

Пакетоформирователь

Пакетоформирователь – машина для формирования пакетов из штучных грузов и их упаковки – часть автоматизированной линии, завершающей технологический процесс. Такие машины сильно различаются по конструкции, которая зависит от вида и размеров груза. Машины бывают с вертикальным, горизонтальным и комбинированным формированием. Но, как правило, в конструкцию такой машины входят: рама, распределитель, накопитель, конвейеры – формирующий, выдающий, отводной, укладчик, устройство, поднимающее и опускающее пакеты. Первые такие пакетоформирующие машины появились в середине XX в. и в России, и в зарубежных странах. Современные машины производительностью до 2000 штук в час работают на промышленных предприятиях в разных отраслях. Они формируют пакеты для штучных, листовых, сыпучих грузов, которые собираются согласно схеме укладки. Пакетоформирующие машины различаются по способу работы, по виду тары, по размеру груза. По способу работы машины бывают полуавтоматические и автоматические. Тара – жесткая, полужесткая или мягкая; также бывают и бестарные грузы – прокат, листы, пиломатериалы. Формирование бывает ручным или с программным управлением – это зависит от типоразмера груза. Иногда используются дополнительные поддоны или прокладки, на которых происходит формирование пакета. Процесс формирования начинается с поступления груза на конвейер машины, откуда он подается в накопитель и где из штучных грузов получается слой; каретка конвейера сдвигает этот слой на укладчик. Когда уложен последний слой, то пакет направляется на выдающий конвейер. Система управления может быть настроена на формирование пакетов для различных по размеру грузов. Дальнейшее усовершенствование конструкции пакетоформирующих машин направлено на разработку типовых структурных схем пакетов, унификацию размеров тары, использование новых технологических процессов, конструирование и внедрение универсальных пакетоформирующих машин.

Перегонный аппарат

Перегонный аппарат – устройство для разделения жидких смесей на фракции методом простой дистилляции. Процесс дистилляции основывается на разнице температур кипения различных компонентов смеси. Простая дистилляция происходит при частичном испарении кипящей жидкой смеси и непрерывной конденсации паров. В парах кипящей жидкой смеси находятся низкокипящие компоненты, и конденсат – дистиллят – ими обогащается, а жидкость – кубовой остаток – обедняется ими. Способ работы перегонного аппарата таков: смесь доводят до кипения в кубе, пары отводят в конденсатор – холодильник. Чтобы более полно разделить однородные жидкие смеси на компоненты, применяют ректификационные колонны. Различные модификации перегонных аппаратов используют в лесохимической и пищевой промышленности, при переработке нефти. Перегонка нефти – начальный процесс ее переработки – осуществляется на нефтеперерабатывающих заводах. Устройства по перегонке нефти появились в XX в. с развитием нефтедобычи. Перегонка нефти основана на том, что при ее нагреве образовавшая паровая фаза по своему составу отличается от жидкости. Фракции, полученные в результате нефтеперегонки, – это смеси углеводородов. Нефтеперегонка идет методами или однокатного, или постепенного испарения. При равновесной дистилляции разделение на фракции идет менее четко, чем с простой перегонкой. В промышленности использование обоих методов позволяет на перегонных установках получать высокочеткое разделение нефти. Дальнейшее совершенствование таких устройств связано с увеличением эффективности и производительности их работы.

Перегружатель

Перегрузочный мостовой перегружатель. Это подъемный кран мостового типа, имеет вид моста, опирающегося на две опоры. Опоры движутся по рельсовому пути. Вдоль пролета движется грузовая тележка или поворотный стреловой кран с грузозахватным приспособлением – грейфером. Пролетное строение может иметь одну или две консоли, одна из которых подъемная. Иногда грузозахватными устройствами являются электромагниты. Перемещение грузов горизонтальное. Механизм привода – электродвигатель. Управление перегружателем осуществляет машинист из кабины, находящейся на грузовой тележке. Перегружатель снабжен предохранительным устройством от действия ветра. Конструкции сварные, выполнены из прочной стали. Также в конструкции перегружателя учтена возможность деформации от погодных условий и перекосов пролетного строения относительно опор при движении перегружателя. Широкое применение и производство перегружателей налажено в середине XX в., что связано с ростом потребности различных отраслей производства. Такой мостовой перегружатель используется для перегрузки сыпучих грузов – уголь, руда – и штучных на открытых складах, портах, грузовых дворах железной дороги. Модификации перегружателей зависят от грузоподъемности, использования различных грузозахватных устройств, разновидностей в конструкции, что связано с их назначением и использованием. Грузоподъемность грейферного перегружателя – от 5 до 30 т. Длина пролетов – до 120 м, длина консолей – до 50 м. Скорость движения грузовой тележки – до 360 м/мин, скорость движения перегружателя – 10—30 м/мин. Производительность грейферного перегружателя – 500—1000 т/ч и даже более. Перегружатель стреловой с краном имеет грузоподъемность 10—20 т. Крюковой перегружатель для штучных грузов может иметь грузоподъемность до 300 т. Скорость движения крана – 120—180 м/мин. Для увеличения производительности перегружателя его снабжают ленточным конвейером, что сокращает его пробеги.

Конвейер загружается краном. Установочное движение моста 10—30 м/мин. Основная задача усовершенствования конструкции перегружателей – это увеличение его основных характеристик: грузоподъемности, производительности, высоты подъема груза, длины пролета, маневренности, точности работы, использование автоматических грузозахватных устройств и систем управления, снижение собственной массы и повышение надежности в эксплуатации.

Передвижной башенный кран

Практически любой башенный кран – это передвижной кран. Башенный кран на автомобильном или гусеничном ходу – это самоходный кран. Башенный кран, применяемый в строительстве и в судостроении, также передвижной. Его передвижение осуществляется по рельсам, проложенным на строительной площадке. Перевозка такого крана с одного строительного объекта на другой осуществляется автотранспортом. Для этого конструкции крана предусмотрены сборными, и на новом строительном объекте осуществляется их монтаж. Конструкции крана сварные, выполнены из прочных сплавов. В судостроении подъемные башенные краны передвигаются на эстакадах. Управление работой такими кранами происходит из кабины крановщика. Стрелы передвижных башенных кранов могут иметь разную длину и быть сменными, что зависит от груза и применения. Механизм подъема груза – грузовая лебедка, стальной канат и прикрепленное к нему грузозахватное устройство – крюк или грейфер. Вылет стрелы различный – 40, 50 м. Грузоподъемность строительных кранов – 75 т, судостроительных – 100 т. Движение башенного крана по рельсам осуществляется при помощи электрического двигателя. Любой башенный кран, имея большую высоту своей башни, снабжается предохранительными устройствами механизмов передвижения – ограничителями хода – концевыми упорами, устройствами от действия ветра. Стреловое устройство таких кранов – с горизонтальным перемещением грузов, так как их рабочим движением является изменение длины вылета стрелы. Производство таких кранов и их широкое применение налажено с середины ХХ в., что связано с ростом промышленного производства. Модификации таких передвижных кранов – это различные характеристики грузоподъемности, вылета стрелы, конструкции самой башни крана, которая бывает телескопической, что зависит от области их применения. Основная задача совершенствования конструкции таких подъемных кранов – это увеличение их грузоподъемности, вылета стрелы, высоты, на которую поднимают груз, увеличение маневренности, повышение их производительности, повышение точности работы, так как управление краном осуществляется из кабины, находящейся на большой высоте, создание систем автоматического колебания груза, уменьшение собственной массы крана.

Пневмоколесный кран

Пневмоколесный кран – стреловой самоходный подъемный кран. Поворотная часть его вместе с кабиной установлена на поворотный круг на специальном шасси. Механизм подъема грузов – лебедка со стальным канатом, к которому крепится грузозахватное приспособление – как правило, крюк. Механизм передвижения – двигатель автомобиля. Управление краном осуществляется из кабины. Стреловое устройство с негоризонтальным перемещением грузов. Длина стрелы может достигать 60—100 м, если груз надо поднять на большую высоту. Скорость подъема до 5—25 м/мин, скорость вращения – 1—4 об/мин, скорость передвижения крана во время работы – 1—10 км/ч. Грузоподъемность переменная и может достигать до 200 т или даже (у специальных пневмоколесных монтажных кранов) – до 600 т. Пневмоколесные краны, имеющие большую грузоподъемность, монтируются на прицепах с тягачами. Конструкции крана выполнены из прочной стали. Широкое применение пневмоколесных кранов налажено в XX в., что связано с ростом производства. Такие краны используются для монтажных и перегрузочных работ в строительстве, на транспорте, на промышленных предприятиях. Модификации зависят от вида грузозахватного приспособления и от грузоподъемности. Основная задача совершенствования конструирования – увеличение основных характеристик – грузоподъемности, вылета стрелы, высоты подъема груза, маневрености, расширение сферы использования, увеличение их производительности и точности работы.

Погрузчик

Погрузчик– погрузочная самоходная машина, выполняющая действия захвата, подъема, транспортирования и укладки грузов в штабели, отвалы или транспортные средства для дальнейшего хранения или транспортировки. Погрузчик имеет вид автомобиля или трактора на колесном или гусеничном ходу. Рабочее оборудование погрузчика – это сменные грузозахватные приспособления – ковши, вилы, конвейеры. Механизм привода – электромеханический, электрогидравлический, механический. Управление работой по перегрузке осуществляет водитель из кабины. Погрузчики бывают различных видов: универсальные (общего назначения) для выполнения перегрузочных работ в различных отраслях, имеющие смежное рабочее оборудование (до 40 видов), и специальные погрузчики, используемые в особых условиях, например в шахтах с определенными грузами. Оборудование погрузчиков смонтировано и установлено на специальном шасси, или шасси колесных тягачей, автомобилей, тракторов. Конструкции выполнены из прочных сплавов. Производство и широкое использование современных погрузчиков налажено с середины XX в. Это связано с потребностями различных отраслей хозяйства, где эти погрузчики используются. Применяют погрузочные машины на складах, в цехах, в шахтах, строительстве, на транспорте, в сельском хозяйстве. Модификация погрузчиков зависит от вида грузозахватных приспособлений, что связано с их назначением и использованием. Погрузчики периодического действия предназначены для захвата, транспортирования и выдачи груза поочередно. Привод погрузчиков имеет двигатель внутреннего сгорания или электрический двигатель. Энергия от него поступает к рабочим и ходовым частям через механические передачи. Есть вид узкоспециализированных машин, называемых разгрузчиками, которые только разгружают сыпучие грузы. В зависимости от характера выполняемой работы погрузчики бывают самоходные, передвижные или стационарные. В конструкцию погрузчиков часто входят и самостоятельные транспортирующие машины или их части. Самый распространенный вид погрузчика – это погрузчики периодического действия: электропогрузчики, автопогрузчики. Их рабочее оборудование – гидропривод, механизм передвижения – мотор-колеса. Рабочее оборудование для перегрузки – это грузоподъемник с набором грузозахватных приспособлений. Одноковшовые погрузчики, кроме перегрузки и транспортировки сыпучих или штучных грузов, имеют возможность выполнять дорожные, карьерные работы. Они снабжены ковшом, шарнирно укрепленным на конце подъемной стрелы. Ковши имеют нормальную, увеличенную или уменьшенную емкость в зависимости от плотности груза. Для работы на складах используют погрузчики, у которых грузозахватные приспособления – вилы, захваты, крановые круги. Такие погрузчики поднимают, транспортируют и укладывают штучные грузы. При мощности двигателя 10—100 кВт емкость ковша составляет 0,1—30 м³, высота работы – 2,5—4 м, транспортная скорость гусеничного погрузчика составляет 12 км/ч, колесного же значительно выше – 50 км/ч. Для погрузки и транспортирования сыпучих грузов из отвалов используются специальные самоходные погрузчики – конвейеры на колесном или гусеничном ходу. И основное рабочее оборудование – питатель зачерпывающего или нагревающего типа, транспортирующий основной конвейер – ленточного, скребкового или ковшового типа, отвальный лоток или конвейер. Такие погрузчики, в отличие от одноковшовых, имеют большую производительность – 30—40 м³/ч, меньшую энергоемкость. Погрузчики непрерывного действия имеют механический, электромеханический или электрогидравлический привод, для получения малых рабочих скоростей используют ходоуменьшители с приводом от двигателя.

Специальный погрузчик, используемый в шахтах, – погрузочная машина горная. Она используется для погрузки горной породы в транспортные средства, в забоях при проведении горных выработок. Ее модификации различаются по типу грузозахватного приспособления, способу захвата груза, способу передачи груза в транспортное средство: ковшовая с прямой погрузкой, ковшовая с боковой разгрузкой, ковшовая со ступенчатой погрузкой, с парными нагребающими лапами. Горные машины имеют гусеничный, пневматический или колесно-рельсовый ход. Механизм привода – дизельный. Конструкция некоторых горных погрузчиков позволяет устанавливать съемное оборудование – манипуляторы для бурения, лебедки для такелажных работ. Емкость ковшей – 0,25—0,8 м³, производительность – 0,8—3 м²/мин. Также при проведении горных выработок используют специальные погрузчики с грузонесущим ковшом или кузовом. Грузоподъемность ковша – 2—12 т, емкость – 1—6 м³, грузоподъемность кузова – 2,5—16 т, емкость кузова – 2—6 м³, в сельском хозяйстве используется погрузчик-смеситель удобрений. Это специальная машина для смешивания минеральных и органических удобрений и одновременной их погрузки в транспортное средство. Основное рабочее устройство – фрезерные барабаны, при вращении захватывающие полосу удобрений, смешивающие их и погружающие эту смесь на транспортер. Погрузчик удобрений на гусеничном ходу на основе трактора. Управление осуществляет тракторист из кабины.

Подъемный кран

Подъемный кран – машина для подъема и перемещения грузов, циклического действия с возвратно-поступательным движением грузозахватного устройства.

Движения крана бывают установочными для изменения положения крана во время работы или его стрелы. Рабочие движения крана – это захват груза, рабочий ход самого крана для перемещения груза, разгрузки – т. е. установки груза в нужном месте, – холостой ход для возврата грузозахватного устройства к месту размещения груза. Основная характеристика любого подъемного крана – это его грузоподъемность, т. е. наибольшая масса груза, которую кран способен поднять. В общую грузоподъемность включается и масса сменных грузозахватных устройств. Грузозахватное приспособление, назначение которого захватить, удержать, переместить и разгрузить груз, бывает различных видов. Выбор вида грузозахватного приспособления зависит от размеров, формы, массы перемещаемого груза, так как оно должно быть удобным в работе и иметь небольшую собственную массу. Самые простые грузозахватные приспособления – это стропы, т. е. канаты с ковшами. Клещевые, эксцентриковые захваты применяются для листов проката, ящиков, бочек. Бадьи, ковши, грейферы, кюбеля для захвата и перемещения сыпучих или жидких грузов, электромагниты используются для захвата изделий из металла. При большой длине груза используют траверсы.

Все подъемные краны, используемые до XIX в., были очень просты по конструкции и изготовлялись в основном из деревянных деталей. Привод у них был ручной. И только к середине XIX в. с развитием общего машиностроения стали появляться металлические грузозахватные машины с механическим приводом. В 1830 г. в Великобритании был внедрен первый паровой подъемный кран и в 1847 г. – гидравлический, в 1895 г. – подъемный кран с двигателем внутреннего сгорания. В 1880 г. в США и Германии одновременно был применен электрический двигатель, в 1890 г. в США и Германии был создан подъемный кран с многомоторным индивидуальным приводом. В России изготовление подъемных кранов началось в конце XIX в. на Путиловском, Николаевском, Брянском и других заводах. С 1920-х гг. производство подъемных кранов стало отдельной отраслью тяжелого машиностроения, что отвечало задачам времени и быстро развивающегося производства.

Конструкция подъемного крана зависит от его схемы работы, и в зависимости от этого краны бывают поворотными и неповоротными. Поворотные подъемные краны – это железнодорожные, установленные на рельсы, пневмоколесные, автомобильные, гусеничные, настенно-поворотные, кровельные, плавучие, судовые, башенные, портальные. Неповоротные подъемные краны – это мостовые краны, настенно-консольные перегружатели, кабельные краны. В современном производстве применяются и вертолеты-краны, со специальным устройством для захвата груза. Их используют в труднодоступных местностях, в основном для прокладки трубопроводов.

У любого подъемного крана основной механизм – это устройство для подъема груза, а также механизм передвижения грузовой тележки, механизм вращения поворотной части или поворотной стрелы, механизм изменения вылета стрелы, механизм подъема консоли моста. Если кран передвижной, то он имеет механизм его передвижения. Механизм подъема груза – это лебедка и, как правило, стальной канат, к которому прикрепляется грузовой крюк или другие грузозахватные устройства. При штабелировании грузов используют подвес-штангу с прикрепленным грузозахватным устройством, это устраняет раскачивание груза. Механизмы подъема снабжаются ограничителями хода грузозахватного устройства или грузоподъемности для безопасной работы. Есть также у некоторых подъемных кранов весы, определяющие массу груза.

Механизм передвижения кранов – это колесное устройство на рельсовом пути. Для грузовых тележек используются канаты. Привод колес может быть как центральным, когда один двигатель через трансмиссивный вал осуществляет вращение колес, так и разделенным. Если привод колес раздельный, то каждое колесо имеет свой двигатель. Ограничение хода осуществляют предохранительные устройства – концевые выключатели, упоры. Стреловое устройство в зависимости от вида перемещения груза может быть горизонтальным и негоризонтальным. Стреловое устройство с горизонтальным перемещением груза применяется у башенных, портальных, плавучих, судовых кранов, стреловое устройство с негоризонтальным перемещением груза применяется у железнодорожных кранов. Механизм изменения вылета стрелы воздействует на нее или на рычажную систему.

Механизм привода подъемного крана – это электрические двигатели, двигатели внутреннего сгорания (дизельные), гидравлические или пневматические двигатели. Иногда применяется и ручной привод. Двигатели внутреннего сгорания устанавливают на плавучих, железнодорожных, автомобильных, гусеничных кранах. Для регулирования скоростей используют электродвигатели.

Для осуществления сложной передачи в ряду механизмов крана применяются комбинированные двигатели – дизель-гидравлические и дизель-электрические. В небольших подъемных кранах применяется пневматический привод. Для перемещения грузов на небольшие расстояния – ручной привод. Кабина крановщика, из которой он управляет всеми механизмами крана, находится на грузовой тележке или на поворотной части или на мосту. Применяется также и дистанционное управление краном по радио или проводное.

Основное требование различных отраслей производства к краностроению – это увеличение основных характеристик крана – грузоподъемности, маневренности, вылета стрелы, высоты, на которую поднимается груз, длины пролета, производительности самого подъемного крана и повышения точности его работы.

Модификации подъемных кранов напрямую зависят от области их применения:

1) мостовые краны применяются на электростанциях, складах, заводских цехах;

2) настенно-консольные используют в цехах для помощи мостовым кранам;

3) козловые краны используют на складах, на электростанциях, для монтажа сборных конструкций в строительстве и судостроении;

4) мостовые перегружатели применяют на складах угля, на электростанциях, в портах и на промышленных предприятиях;

5) самоходные стреловые краны на гусеничном ходу, колесные, пневмоколесные, на базе трактора применяются на различных промышленных предприятиях и на транспортере для перегрузочных и монтажных работ;

6) башенные краны применяют в строительстве и судостроении;

7) портальные краны используют в портовых складах;

8) плавучие краны (на понтоне) используются при работах на плаву и в судостроении;

9) судовые краны используются на судах для перегрузочных работ.

Конструкции всех кранов лучше «изготавливают» из стали повышенной прочности или алюминиевых сплавов для снижения их веса. Конструкции и их узлы сварные.

Полупортальный кран

Полупортальный кран – грузоподъемная машина. Поворотная часть крана установлена на полупортале – металлической несущей конструкции П-образной формы, состоящей из соединенных между собой стоек и верхней рамы. В отличие от портального крана, у которого обе стойки, движущиеся по рельсам, расположены на одном уровне, у полупортального крана стойки находятся на разных уровнях – один рельс может находиться на стене здания. Если стойки расположены на прибрежных откосах, то они установлены на треугольных подставках. В остальном принцип его работы и конструкций такой же, как у портального. Скорость движения подъемного полупортального крана около 30 м/мин. По характеру выполнения работ, как и портальный кран, полупортальный может быть перегрузочным или монтажным. Движение у монтажного крана меньше, чем у перегрузочного. Стреловое устройство с горизонтальным перемещением грузов. Рабочим движением у него является изменение вылета. Механизм подъема грузов – лебедка и стальной трос с прикрепленным грузозахватным приспособлением – крючком, грейфером или магнитом, механизм привода – электродвигатель. Управление краном осуществляется из кабины, которая находится на поворотной части крана. Имеются предохранительные устройства от действия ветра и ограничители хода. Грузоподъемность перегрузочных кранов – 5—40 т, монтажных – 100—300 т. Вылет у перегрузочных – 25—35 м, у судостроительных – 50—100 м, скорость подъема грузов – 60—90 м/с. Конструкции крана сварные, выполнены из прочной стали. Производство кранов и их широкое применение налажено с середины XX в., что связано с такой отраслью хозяйства, как судостроение, с увеличением мощности самих портов. Полупортальный кран является модификацией портального, это продиктовано условиями установки крана на местности. Такие полупортальные краны, так же как и портальные, используются для перегрузочных и монтажных работ в порту, судостроении, судоремонте, на берегу, в строительно-монтажных работах при строительстве гидротехнических сооружений. Основная задача совершенствования конструкции полупортальных кранов – это увеличение основных характеристик – грузоподъемности, вылета, повышение производительности, увеличение скорости рабочих движений, использование автоматически грузозахватных устройств и систем управления, систем гашения колебаний груза, увеличение точности работы и уменьшение массы самих конструкций подъемного крана.

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.

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.

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.

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.

Трубопрокатный стан

Трубопрокатный стан – прокатный стан для производства цельноканатных металлических труб, осуществляющий весь технологический процесс, в который входят нагрев, прошивка, раскатка, калибровка, правка, охлаждение. Начинается процесс с нагревания в секционной печи круглой заготовки, на прошивном прокатном стане выполняется прошивка – получение в центре заготовки круглого отверстия, на удлинительном стане происходит раскатка заготовки, ее толщина уменьшается, длина увеличивается, на калибровочном и редукционном стане осуществляется контроль качества полученного изделия, которое охлаждается. Трубопрокатные станы различаются по типам, которые зависят от устройства основного удлинительного стана, который бывает непрерывным, короткооправочным, трехвалковым, пилигримовым.

Непрерывный удлинительный стан. Самый распространенный и производительный – до 600 000 т в год, диаметр труб доходит до 100 мм и более. Непрерывный удлинительный стан – это девять клетей, в которых происходит прокатка трубы длиной более 30 м и со скоростью 400 труб в час. Заданный диаметр трубы получается на редукционном непрерывном стане. Для охлаждения используется транспортер.

Короткооправочный удлинительный стан производит трубы 450 мм в диаметре. Для этого вместе с ним используется один или два прошивных стана. Короткооправочный стан удлинительный – это одна клеть, имеющая валки 650—1100 мм в диаметре, между валками на короткой оправке прокатывается труба. Повторно труба прокатывается в той же клети. В раскатных станах трубу еще раз прокатывают, чтобы получить равную толщину. После труба поступает в калибровочный стан, имеющий несколько клетей. Для охлаждения используется транспортер, а для отделки трубы – система машин.

Трехвалковый удлинительный стан – это стан винтовой прокатки, с тремя валками конической формы, которые вращаются в одном направлении, под углом к оси трубы. Труба движется вдоль нее и вращается в противоположном направлении. На трехвалковом удлинительном стане, как правило, прокатывают трубы с толстой стенкой.

Пилигримовый удлинительный стан – это двухвалковый стан. Во время прокатки при каждом обороте валка труба подается специальным механизмом. На этом стане прокатывают трубы большого диаметра – до 700 мм. Первые трубопрокатные станы появились в конце XIX в. в Швеции. Они были с короткооправочным удлинительным станом. В середине XX в. в России на Урале были построены высокопроизводительные трубопрокатные станы с непрерывным удлинительным станом. Современные трубопрокатные станы имеют высокую производительность, механизацию, автоматизацию и качество выпускаемых изделий. Дальнейшее их совершенствование направлено на улучшение этих основных характеристик и использование новых технологий.

Чесальные машины

Чесальные машины – машины для расчесывания волокна. Это разделение клочков волокна на отдельные волокна, распрямление и очистка волокон от сора, примесей, коротких волоконцев, образование из разрыхленной массы волокна непрерывной ленты-ровницы. Чесание – это подготовительный процесс прядильного производства, используется для первичной обработки всех видов сырья – шерсти, льна, хлопка, а также искусственных волокон. Процесс чесания различается по способу и виду использованного оборудования и бывает кардный или гребенной.

Кардочесание – это обработка волокна рабочими устройствами – иглами или зубьями.

Гребнечесание – это прочесывание волокна рабочими устройствами – гребнями.

Эти процессы чесания осуществляются на кардочесальных или гребнечесальных машинах.

Процесс обработки волокна – чесание. Он осуществляется пропусканием волокон между игольчатой или пильчатой лентой, это основные рабочие устройства кардочесальной машины. В процессе чесания происходит освобождение волокон от примесей, сора и разравнивание спутанного волокна.

Кардочесальные машины различаются по типу рабочего оборудования, которое зависит от рода сырья. Для хлопка используют шлепочные машины, для шерсти – валичные чесальные машины.

Поступление волокна на эти машины также различается по способу его подачи, хлопок на шляпочную машину подается равномерным слоем, предварительно разрыхленным на трепальной машине. Поступление шерстяного волокна на валичную машину осуществляется самовесом, отвешивающим одинаковые порции волокна. Шляпочная машина имеет основные рабочие устройства: барабаны – главный, приемный, съемный, а также шляпки.

Шляпки – это пластины игольчатой ленты, они находятся на главном барабанном. Приемный барабан имеет зубья на своей поверхности, он принимает первым волокно и, расчесывая его, очищает от сора. После волокна принимает главный барабан, поверхность которого покрыта игольчатой лентой. Волокно находится между игольчатой поверхностью барабана и шляпками, которые осуществляют чесание, сорные примеси остаются на шляпках, прочесанное волокно попадает на съемный барабан и с него снимается съемным гребнем, проходит через воронку и превращается в плотную ленту. Лента упаковывается в цилиндрическую тару. Чтобы повысить качество чесания, используют машины с двумя главными барабанами. Основными рабочими устройствами валичной машины также являются барабаны: главный, приемный и съемный, бегун и валики: рабочие и съемные, которые попарно окружают главный барабан. Приемный барабан выполняет первичную подготовку волокна, разделяя его на более мелкие волокна, и направляет его на главный барабан, процесс чесания идет между ним и рабочими валиками, с которых съемные валики снимают оставшееся волокно и направляют его снова на главный барабан. Бегун при вращении своими иглами взаимодействует с иглами главного барабана, выводит волокна на его поверхность. Дальше волокна попадают на съемный барабан, разравниваются в густой равномерный по составу слой и снимаются съемным гребнем.

Элеватор (грузоподъемник)

Элеватор (грузоподъемник) – машина, предназначенная для перемещения груза, вертикально или наклонно. Принцип действия непрерывный. Машины различаются по конструкции, которая зависит от области применения. По устройству элеваторы бывают ковшовые, полочные, люлечные. Ковшовые элеваторы поднимают по наклону сыпучие грузы и применяются в горно-перерабатывающих производствах, машиностроении, металлургии, на химических заводах. Элеваторы полочные или люлечные поднимают штучные грузы вертикально и применяются на складах, базах, на различных предприятиях.

Его устройство состоит из замкнутого полотна с тягой, к которому прикреплены ковши, полотно огибает натяжной и приводной барабаны. Полотно с ковшами находится в стальном сварном кожухе, загрузка и разгрузка осуществляются через патрубки, установленные в кожухе. Привод ковшового элеватора состоит из электрического двигателя, редуктора, муфты. Натяжное устройство бывает грузовое или натяжное. Характеристики ковшового элеватора: скорость, высота подъема, подача, емкость ковша. Скорость может быть различной – 1—4 м/с. Подача составляет 5—500 м³/ч. Высота подъема – до 60 м.

Его устройство состоит из двух пластинчатых втулочных вертикальных цепей, к которым жестко крепятся полки. Эти захваты – полки – точно соответствуют параметрам поднимаемого груза. Цепи огибают верхние и нижние тяговые устройства. Загружаются полки вручную или автоматически, разгружаются в верхней части. Скорость подъема полочного элеватора ниже, чем у ковшового, и составляет 0,32 м/с, это зависит от характера груза.

Его устройство во много схоже с устройством полочного элеватора. Различие составляет конструкция крепления рабочего грузоподъемного приспособления – люльки. Она сохраняет горизонтальное положение своего дна, на любом участке подъема, при помощи шарнирного подвеса. Загружается люлечный элеватор при подъеме, разгружается при спуске. Скорость движения такая же, как у полочного элеватора – 0,32 м/с.

Электрокар

Электрокар – самоходное транспортное средство на колесном ходу. Представляет собой тележку с подъемной или неподъемной платформой. Привод электрический от аккумуляторной батареи. Электрокаром управляет водитель, сидя на специально оборудованном кресле или стоя. Электрокары применяются для погрузки на них и перемещения различных грузов на складах, в заводских цехах, в торговле, на транспорте – железнодорожных вокзалах, портах. Такое транспортное средство обладает хорошей маневренностью и простотой в управлении. Имеет большую скорость движения. Конструкция электрокара имеет шасси, аккумулятор, электрооборудование с тяговыми двигателями. Модификации различаются по грузоподъемности и скорости, которые зависят от назначения и применения. Скорость движения доходит до 20 км/ч. Грузоподъемность колеблется от 1 до 100 т и более. Электрокар – эффективное устройство для перевозки груза на небольшие расстояния. Дальнейшее развитие применения электрокаров направлено на использование программного управления, т. е. движение без водителя по специально заданной трассе.