Jakie metody stosują producenci samochodów, aby przyciągnąć uwagę konsumentów. Kupującego urzeka modny futurystyczny design, bezprecedensowe środki bezpieczeństwa, zastosowanie bardziej przyjaznych dla środowiska silników itp.

Osobiście nie bardzo mnie wzruszają najnowsze zachwyty różnych pracowni projektowych – tym bardziej: dla mnie samochód był i pozostanie nieożywionym kawałkiem metalu i plastiku oraz wszystkie wysiłki marketerów, aby powiedzieć mi, jak wysokie jest moje ja- szacunek należy do nieba po zakupie „naszego najnowszego modelu »To nic innego jak drżenie powietrza. Cóż, przynajmniej dla mnie osobiście.

Bardziej ekscytujący dla mnie, jako właściciela samochodu, temat - kwestie ekonomii i przeżywalności. Paliwo kosztuje daleko od trzech kopiejek, poza tym w ogromie „wielkich i potężnych” jest zbyt wielu zwolenników Wasilija Alibakiewicza z „Dżentelmenów fortuny”. Producenci samochodów od dawna próbują przestawić się na paliwa alternatywne. W Stanach Zjednoczonych samochody elektryczne zajęły dość silną pozycję, ale nie każdy może sobie pozwolić na zakup takiej maszyny - jest bardzo droga. Teraz, gdyby samochody klasy budżetowej były elektryczne ...

Ciekawy cel postawili francuscy producenci PSA Peugeot Citroen, zainicjowali ciekawy program redukcji zużycia paliwa. Ta grupa producentów samochodów opracowuje elektrownię hybrydową, która może zużyć zaledwie dwa litry paliwa na sto kilometrów. Inżynierowie firmy mają już coś do pokazania - dzisiejsze rozwiązania pozwalają zaoszczędzić do 45% paliwa w porównaniu ze zwykłym silnikiem spalinowym: nawet przy takich wskaźnikach dwóch litrów na sto nie jest jeszcze możliwe dopasowanie, ale przez 2020 obiecują podbić ten kamień milowy.

Stwierdzenia są dość odważne i interesujące, ale ciekawiej byłoby przyjrzeć się bliżej tej hybrydowej i nie mniej ekonomicznej konfiguracji. System nosi nazwę Hybrid Air i jak sama nazwa wskazuje, oprócz tradycyjnego paliwa wykorzystuje energię powietrza i sprężonego powietrza.

Koncepcja Hybrid Air nie jest tak złożona i jest hybrydą trzycylindrowego silnika spalinowego i hydraulicznej pompy silnikowej. W centralnej części samochodu oraz pod bagażnikiem zainstalowano dwa cylindry jako zbiorniki paliwa alternatywnego: który jest większy - dla niskiego ciśnienia; i ten, który jest odpowiednio mniejszy dla wysokiego. Auto rozpędza się na silniku spalinowym, po osiągnięciu prędkości 70 km/h włącza się silnik hydrauliczny. Dzięki temu silnikowi hydraulicznemu i pomysłowej przekładni planetarnej energia sprężonego powietrza zostanie zamieniona na ruch obrotowy kół. Dodatkowo w takim aucie przewidziano system odzyskiwania energii - podczas hamowania silnik hydrauliczny działa jak pompa i pompuje powietrze do cylindra niskociśnieniowego - czyli tak bardzo pożądana energia nie zostanie zmarnowana.

Zdaniem inżynierów firmy, samochód z instalacją hybrydową Hybrid Air, nawet pomimo masy o 100 kg w porównaniu z tradycyjnym silnikiem, będzie miał wskaźniki zużycia paliwa na poziomie co najmniej 45%, i to pomimo tego, że zachwyca w tym obszarze inżynieria motoryzacyjna jest daleka od ukończenia.

Oczekuje się, że jako pierwsze w hatchbackach Citroena C3 i Peugeota 208 zostaną zastosowane systemy hybrydowe, a już w 2016 roku będzie można jeździć „powietrzem”, a francuscy menedżerowie postrzegają Rosję i Chiny jako główne rynki zbytu samochodów z hybryda Powietrzna hybryda.

Główne obszary badań inżynieryjnych obejmują pojazdy elektryczne, pojazdy hybrydowe i pojazdy napędzane wodorem. Paliwo wodorowe i inne powszechnie dostępne technologie pozyskiwania taniej energii są surowo zabronione przez światowe monopole naftowe i przemysłowe. Jednak postępu nie można zatrzymać, dlatego niektóre przedsiębiorstwa i indywidualni entuzjaści nadal tworzą unikalne pojazdy.

Dzisiejszy temat rozmowy dotyczy właśnie pojazdów pneumatycznych. Pneumokar jest niejako kontynuacją tematu wagonu parowego, jednej z wielu gałęzi wykorzystania silników pracujących na zasadzie różnicy ciśnień gazów. Nawiasem mówiąc, silnik parowy został wynaleziony na długo przed pojawieniem się pierwszego silnika parowego przez Jamesa Watta, ponad 2 tysiące lat temu, przez Herona z Aleksandrii. Pomysł Czapli został opracowany i ucieleśniony w małym wózku przez belgijskiego Ferdynanda Werbistę w 1668 roku

Historia powstania samochodu dostarcza nam niewiele informacji o udanych i nieudanych próbach wynalazców wykorzystania prostego i taniego mechanizmu jako silnika. Na początku próbowano wykorzystać siłę dużej sprężyny i siłę koła zamachowego. Mechanizmy te mocno ugruntowały swoją pozycję w zabawkach dla dzieci. Ale używanie ich jako silnika pełnowymiarowego samochodu wydaje się niepoważne. Mimo to takie próby trwają nadal i wydaje się, że w niedalekiej przyszłości nietypowe auta będą mogły śmiało konkurować z samochodami wyposażonymi w silniki spalinowe.

Pomimo pozornej bezcelowości tego obszaru prac w zakresie transportu drogowego, samochód pneumatyczny ma wiele zalet. To ekstremalna prostota i niezawodność konstrukcji, jej trwałość i niski koszt. Ten silnik jest cichy i nie zanieczyszcza powietrza. Podobno to wszystko przyciąga licznych zwolenników tego rodzaju transportu.

Pomysł wykorzystania sprężonego powietrza do napędu mechanizmów i pojazdów powstał dawno temu i został opatentowany w Wielkiej Brytanii w 1799 roku. Najwyraźniej powstał z chęci jak największego uproszczenia silnika parowego i uczynienia go niezwykle kompaktowym do użytku w samochodzie. Praktyczne użycie Silnik pneumatyczny został wprowadzony w Ameryce w 1875 roku. Zbudowali lokomotywy kopalniane, które jeździły na sprężone powietrze. Pierwszy samochód osobowy z silnikiem powietrznym został po raz pierwszy zademonstrowany w 1932 roku w Los Angeles.

Wraz z pojawieniem się silnika parowego wynalazcy próbowali zainstalować go na „wózkach samojezdnych”, ale nieporęczny i ciężki kocioł parowy okazał się nieodpowiedni do tego typu transportu.
Próbowano zastosować silnik elektryczny i akumulatory do pojazdów samobieżnych i osiągnięto pewien sukces, ale silnik spalinowy nie był wówczas konkurencyjny. W wyniku ostrej konkurencji między nim a silnikiem parowym zwyciężył silnik spalinowy.

Mimo wielu niedociągnięć silnik ten nadal dominuje w wielu sferach ludzkiego życia, w tym we wszystkich rodzajach transportu. O wadach silnika spalinowego i konieczności znalezienia dla niego godnego zamiennika coraz częściej dyskutuje się w kręgach naukowych i pisze się w różnych popularnych publikacjach, ale wszelkie próby wprowadzenia nowych technologii do masowej produkcji są blokowane.

Inżynierowie i wynalazcy tworzą najciekawsze i obiecujące silniki, które mogą całkowicie zastąpić silnik spalinowy, ale światowi monopoliści naftowi i przemysłowi wykorzystują swoje dźwignie nacisku, aby zapobiec porzucaniu silnika spalinowego i wykorzystaniu nowej, alternatywnej energii źródła.

A jednak trwają próby stworzenia samochodu produkcyjnego bez silnika spalinowego lub z jego częściowym, wtórnym wykorzystaniem.

Indyjska firma Tata Motors przygotowuje się do rozpoczęcia masowej produkcji małego samochodu miejskiego Tata AIRPOD, napędzanego sprężonym powietrzem.

Amerykanie przygotowują też sześciomiejscowego CityCAT do masowej produkcji,
skompresowane powietrze. O długości 4,1m. i szerokości 1,82 m., samochód waży 850 kilogramów. Może osiągnąć prędkość do 56 km/h i pokonać dystans do 60 kilometrów. Wskaźniki są bardzo skromne, ale całkiem znośne dla miasta, biorąc pod uwagę wiele zalet samochodu i jego bardzo niski koszt.Co to za zalety?

Każdy, kto posiada samochód lub jest związany z transportem drogowym, doskonale zdaje sobie sprawę z tego, jak skomplikowana jest budowa nowoczesnego samochodowego silnika spalinowego. Oprócz tego, że sam silnik jest dość skomplikowany konstrukcyjnie, wymaga układu dozowania i wtrysku paliwa, układu zapłonowego, rozrusznika, układu chłodzenia, tłumika, mechanizmu sprzęgła, skrzyni biegów i złożonej skrzyni biegów.

Wszystko to sprawia, że ​​silnik jest drogi, zawodny, krótkotrwały i niepraktyczny. Nie mówię nawet o tym, że spaliny zatruwają powietrze i środowisko.

Silnik pneumatyczny jest dokładnym przeciwieństwem silnika spalinowego. Jest niezwykle prosty, kompaktowy, cichy, niezawodny i trwały. W razie potrzeby można go nawet umieścić w kołach samochodu. Istotną wadą tego silnika, która nie pozwala na swobodne użytkowanie go w pojazdach, jest ograniczony przebieg z jednego tankowania.

Aby zwiększyć zasięg pojazdu pneumatycznego, konieczne jest zwiększenie objętości butli pneumatycznych i zwiększenie ciśnienia powietrza w butlach. Oba mają ścisłe ograniczenia pod względem wymiarów, wagi i wytrzymałości butli. Może kiedyś te problemy zostaną rozwiązane, ale na razie używane są tak zwane hybrydowe systemy napędowe.

W szczególności do samochodu pneumatycznego proponuje się zastosowanie silnika spalinowego małej mocy, który stale pompuje powietrze do cylindrów roboczych. Silnik pracuje stale, pompując powietrze do cylindrów i wyłącza się dopiero wtedy, gdy ciśnienie w cylindrach osiągnie wartość maksymalną. Takie rozwiązanie może znacznie zmniejszyć zużycie benzyny, emisję tlenku węgla oraz zwiększyć zasięg auta pneumatycznego.

Taki schemat hybrydowy jest wszechstronny i jest z powodzeniem stosowany m.in. w pojazdach elektrycznych. Jedyna różnica polega na tym, że zamiast butli ze sprężonym powietrzem zastosowano akumulator elektryczny, a zamiast silnika pneumatycznego zastosowano silnik elektryczny. Silnik spalinowy małej mocy obraca generator elektryczny, który ładuje akumulatory, które z kolei zasilają silniki elektryczne.

Istotą każdego schematu hybrydowego jest uzupełnienie zużytej energii za pomocą silnika spalinowego. Pozwala to na użycie mniejszej mocy silnika. Pracuje w najbardziej opłacalnym trybie i zużywa mniej paliwa, co oznacza, że ​​emituje mniej toksycznych substancji. Samochód powietrzny lub elektryczny ma możliwość zwiększenia przebiegu, ponieważ zużyta energia jest częściowo uzupełniana bezpośrednio podczas jazdy.

Podczas częstych postojów na światłach, podczas wybiegu i zjazdów ze wzniesienia silnik trakcyjny nie zużywa energii, a cylindry lub akumulatory są czysto ładowane. Podczas długich postojów lepiej uzupełniać zapasy energii ze standardowej stacji paliw.

Wyobraź sobie, że przyjechałeś do pracy, samochód jest zaparkowany, a silnik nadal pracuje, uzupełniając zapasy energii w cylindrach. Czy to nie neguje wszystkich zalet samochodu hybrydowego? Czy nie okaże się, że oszczędności w benzynie nie będą tak duże, jak byśmy chcieli?

W czasach mojej odległej młodości myślałem też o silniku pneumatycznym do samochodu domowej roboty. Jedynie kierunek moich poszukiwań miał charakter chemiczny. Chciałem znaleźć substancję, która wejdzie w gwałtowną reakcję z wodą lub inną substancją, wydzielając gazy. Wtedy nie mogłem znaleźć nic odpowiedniego i pomysł został porzucony na zawsze.

Ale pojawił się inny pomysł - dlaczego nie zastosować próżni zamiast wysokiego ciśnienia powietrza? Jeśli butla ze sprężonym powietrzem ulegnie uszkodzeniu lub ciśnienie powietrza przekroczy dopuszczalną wartość, to jest to obarczone jego natychmiastowym zniszczeniem, jak eksplozja. Nie zagraża to cylindrowi próżniowemu, można go po prostu spłaszczyć pod wpływem ciśnienia atmosferycznego.

Aby uzyskać wysokie ciśnienie w cylindrze, około 300 barów, potrzebna jest specjalna sprężarka. Aby uzyskać próżnię w cylindrze, wystarczy wpuścić do środka porcję zwykłej pary wodnej. Schłodzona para zamieni się w wodę, zmniejszając objętość 1600 razy i ... cel zostaje osiągnięty, uzyskuje się częściową próżnię. Dlaczego częściowy? Ponieważ nie każdy cylinder może wytrzymać głęboką próżnię.

Wtedy wszystko jest proste. Aby samochód jechał jak najdalej na jednym cylindrze, konieczne jest dostarczanie do silnika pneumatycznego nie powietrza, ale pary. Po zakończeniu pracy para przechodzi przez układ chłodzenia, gdzie schładza się i zamienia w wodę, wchodzi do cylindra próżniowego. Oznacza to, że jeśli para przepłynie przez silnik, powiedzmy 1600 cm3, to do cylindra dostanie się tylko 1 cm3 wody. Dzięki temu do cylindra podciśnieniowego dostaje się tylko niewielka ilość wody, a czas jego działania wielokrotnie się wydłuża.

Wróćmy jednak do naszych pojazdów pneumatycznych. Indyjska firma Tata Motors zamierza masowo produkować kompaktowy samochód miejski napędzany sprężonym powietrzem. Firma twierdzi, że ich samochód powietrzny jest w stanie rozpędzić się do 70 km/h i pokonywać do 200 kilometrów na jednym tankowaniu.

Z kolei Amerykanie przygotowują również sześciomiejscowy pneumatyczny samochód CityCAT do produkcji seryjnej. Deklarowane parametry oznaczają, że auto będzie mogło rozpędzić się do 80 km/h, a zasięg wyniesie 130 km. W planach jest także seryjne wprowadzenie kolejnego pneumatycznego samochodu amerykańskiej firmy MDI, małego trzymiejscowego MiniCAT.

Wiele firm interesuje się samochodami pneumatycznymi. Australia, Francja, Meksyk i wiele innych krajów są również gotowe do rozpoczęcia produkcji tego niezwykłego, ale obiecującego środka transportu. Silnik spalinowy nadal będzie musiał opuścić arenę i ustąpić miejsca innemu silnikowi, prostszemu i bardziej niezawodnemu. Trudno powiedzieć, kiedy to nastąpi, ale na pewno się stanie. Postęp nie może stać w miejscu.

Silniki pneumatyczne (silniki pneumatyczne)

Silniki pneumatyczne, są to również silniki pneumatyczne, to urządzenia przetwarzające energię sprężonego powietrza na pracę mechaniczną. W szerokim sensie mechaniczna praca silnika pneumatycznego jest rozumiana jako ruch liniowy lub obrotowy – jednak silniki pneumatyczne, które wytwarzają liniowy ruch posuwisto-zwrotny, są częściej określane jako cylindry pneumatyczne, a termin „silnik powietrzny” jest zwykle kojarzony z wałem obrót. Z kolei rotacyjne silniki powietrzne dzielą się, zgodnie z zasadą ich działania, na łopatkowe (są też łopatkowe) i tłokowe - Parker produkuje oba typy.

Uważamy, że wielu odwiedzających naszą stronę nie jest gorszych od tego, czym jest silnik powietrzny, czym są, jak je dobierać i innymi kwestiami związanymi z tymi urządzeniami. Tacy goście zapewne chcieliby przejść od razu do informacji technicznych o oferowanych przez nas silnikach pneumatycznych:

• Seria P1V-P: tłok promieniowy, 74 ... 228 W
• Seria P1V-M: płyta, 200 ... 600 W
• Seria P1V-S: płyta, 20 ... 1200 W, stal nierdzewna
• Seria P1V-A: płytkowa, 1,6 ... 3,6 kW
• Seria P1V-B: płytkowa, 5,1 ... 18 kW

Dla naszych gości, którzy nie znają się na silnikach pneumatycznych przygotowaliśmy na ich temat kilka podstawowych informacji o charakterze teoretyczno-referencyjnym, które mamy nadzieję, mogą komuś się przydać:

Silniki pneumatyczne istnieją od około dwóch stuleci i są obecnie dość szeroko stosowane w sprzęcie przemysłowym, narzędziach ręcznych, lotnictwie (jako rozruszniki) iw niektórych innych dziedzinach.

Są też przykłady zastosowania silników pneumatycznych w budowie pojazdów na sprężone powietrze – najpierw u zarania motoryzacji w XIX wieku, a później, w okresie zainteresowania silnikami samochodowymi „bezolejowymi” począwszy od lat 80. XX wieku – niestety ten drugi rodzaj aplikacji wciąż wydaje się mało obiecujący.

Głównymi „konkurentami” silników powietrznych są silniki elektryczne, które mają zastosowanie w tych samych obszarach, co silniki pneumatyczne. Można zauważyć następujące ogólne zalety silników pneumatycznych nad elektrycznymi:
- silnik pneumatyczny zajmuje mniej miejsca niż odpowiadający mu pod względem podstawowych parametrów silnik elektryczny
- silnik pneumatyczny jest zwykle kilka razy lżejszy niż odpowiedni silnik elektryczny
- silniki pneumatyczne bez problemu wytrzymują wysokie temperatury, silne wibracje, wstrząsy i inne czynniki zewnętrzne
- większość silników pneumatycznych jest w pełni przystosowana do stosowania w niebezpiecznych obszarach instalacji i posiada certyfikat ATEX
- silniki pneumatyczne są znacznie bardziej odporne na rozruchy/zatrzymania niż silniki elektryczne
- konserwacja silników pneumatycznych jest znacznie łatwiejsza niż elektrycznych
- silniki pneumatyczne mają w standardzie skok odwrotny
- generalnie silniki pneumatyczne są znacznie bardziej niezawodne niż silniki elektryczne - ze względu na prostą konstrukcję i niewielką liczbę ruchomych części

Oczywiście pomimo tych zalet dość często jednak zastosowanie silników elektrycznych okazuje się bardziej efektywne zarówno z technicznego, jak i ekonomicznego punktu widzenia; jednak tam, gdzie nadal używany jest napęd pneumatyczny, jest to zwykle spowodowane jedną lub kilkoma z powyższych zalet.

Zasada działania i urządzenie lamelarnego silnika pneumatycznego

Zasada działania silnika pneumatycznego łopatkowego
1 - korpus wirnika (cylinder)
2 - wirnik
3 - łopatka
4 - sprężyna (popycha ostrza)
5 - kołnierz końcowy z łożyskami

Oferujemy dwa rodzaje silników pneumatycznych: tłokowe i łopatkowe (są też łopatkowe); jednocześnie te ostatnie są prostsze, bardziej niezawodne, doskonałe, aw konsekwencji rozpowszechnione. Ponadto są one zwykle mniejsze niż silniki pneumatyczne tłokowe, co ułatwia ich instalację w zwartych korpusach, które z nich korzystają. Zasada działania silnika elektrycznego łopatkowego jest praktycznie przeciwieństwem zasady działania sprężarki łopatkowej: w sprężarce podanie obrotów (z silnika elektrycznego lub spalinowego) na wał powoduje obrót wirnika z ostrza wystające z jego rowków, a tym samym zmniejszające komory sprężania; W silniku pneumatycznym do łopatek doprowadzane jest sprężone powietrze, które powoduje obrót wirnika – czyli energia sprężonego powietrza zamieniana jest na pracę mechaniczną w silniku powietrznym (ruch obrotowy wału).

Łopatkowy silnik powietrzny składa się z obudowy cylindra, w której wirnik jest osadzony na łożyskach – ponadto nie jest on umieszczony bezpośrednio w środku wnęki, ale z przesunięciem względem niej. Na całej długości wirnika wycinane są rowki, w które wkładane są ostrza wykonane z grafitu lub innego materiału. Łopatki są wyciągane ze szczelin wirnika pod wpływem działania sprężyn, dociskając do ścianek korpusu i tworząc wnękę pomiędzy ich powierzchnią, korpusem i wirnikiem - komorę roboczą.

Sprężone powietrze podawane jest do wlotu komory roboczej (może być zasilane z obu stron) i popycha łopaty wirnika, co z kolei powoduje obrót wirnika. Sprężone powietrze przepływa we wnęce pomiędzy płytami a powierzchniami obudowy i wirnika do wylotu, przez który jest odprowadzane do atmosfery. W pneumatycznych silnikach łopatkowych o momencie obrotowym decyduje pole powierzchni łopatek, na które działa ciśnienie powietrza oraz poziom tego ciśnienia.

Jak wybrać silnik pneumatyczny?

n	prędkość
m	moment obrotowy
P	moc
Q	Zużycie SzhV
	Możliwy tryb pracy
	Optymalny tryb pracy
	Wysokie zużycie (nie zawsze)

Dla każdego silnika pneumatycznego można sporządzić wykres przedstawiający zależność momentu obrotowego M i mocy P oraz zużycia sprężonego powietrza Q od prędkości obrotowej n (przykład na rysunku po prawej).

Jeśli silnik pracuje na biegu jałowym lub obraca się swobodnie bez obciążenia wału wyjściowego, nie wytwarza żadnej mocy. Zazwyczaj maksymalna moc powstaje, gdy silnik jest hamowany do około połowy jego maksymalnej prędkości obrotowej.

Jeśli chodzi o moment obrotowy, to również wynosi zero w trybie swobodnego obrotu. Natychmiast po rozpoczęciu hamowania silnikiem (gdy występuje obciążenie) moment obrotowy zaczyna rosnąć liniowo aż do zatrzymania silnika. Nie można jednak wskazać dokładnej wartości momentu rozruchowego - z tego powodu, że łopatki (lub tłoki silnika pneumatycznego tłoka) mogą znajdować się w różnych pozycjach po całkowitym zatrzymaniu; zawsze wskazywać tylko minimalny moment rozruchowy.

Należy zauważyć, że niewłaściwy dobór silnika pneumatycznego jest obarczony nie tylko jego nieefektywnością, ale także większym zużyciem: przy dużych prędkościach ostrza zużywają się szybciej; przy niskich prędkościach i wysokim momencie obrotowym części przekładni zużywają się szybciej.

Wybór normalny: musisz znać moment obrotowy M i prędkość n

W zwykłym podejściu do wymiarowania silnika pneumatycznego, zaczyna się od ustalenia momentu obrotowego przy określonej wymaganej prędkości. Innymi słowy, aby wybrać silnik, musisz znać wymagany moment obrotowy i prędkość. Ponieważ, jak zauważyliśmy powyżej, maksymalna moc rozwija się przy około ½ maksymalnej (swobodnej) prędkości silnika powietrznego, najlepiej wybrać silnik powietrzny, który pokazuje wymaganą prędkość i moment obrotowy przy wartości mocy bliskiej maksymalnej . Dla każdej jednostki istnieją odpowiednie wykresy określające jej przydatność do konkretnego zastosowania.

Mała podpowiedź: Generalnie można wybrać silnik pneumatyczny, który przy maksymalnej mocy zapewnia nieco wyższe od wymaganej prędkości i momentu obrotowego, a następnie reguluje się poprzez regulację ciśnienia za pomocą reduktora ciśnienia i/lub przepływu sprężonego powietrza za pomocą ogranicznika przepływu.

Jeżeli moment siły M i prędkość n nie są znane

W niektórych przypadkach moment obrotowy i prędkość nie są znane, ale wymagana prędkość ruchu ładunku, moment dźwigni (wektor promienia lub prościej odległość od środka przyłożenia siły) i pobór mocy są znane. Na podstawie tych parametrów można obliczyć moment obrotowy i prędkość:

Po pierwsze, chociaż ten wzór nie pomaga bezpośrednio w obliczeniu wymaganych parametrów, wyjaśnijmy, czym jest moc (w przypadku silników pneumatycznych jest to siła obrotowa). Tak więc moc (siła) jest iloczynem masy i przyspieszenia ziemskiego:

Gdzie
F to wymagana moc [Н] (pamiętaj, że ),
m - masa [kg],
g - przyspieszenie ziemskie [m/s²], w Moskwie ≈ 9,8154 m/s²

Na przykład na ilustracji po prawej stronie ciężar 150 kg jest zawieszony na bębnie przymocowanym do wału wyjściowego silnika pneumatycznego. Dzieje się to na Ziemi, w mieście Moskwa, a przyspieszenie grawitacyjne wynosi około 9,8154 m/s². W tym przypadku siła wynosi ok. 1472 kg·m/s², czyli 1472 N. Jeszcze raz powtarzamy, że ten wzór nie jest bezpośrednio związany z oferowanymi przez nas metodami doboru silników pneumatycznych.

Moment obrotowy, znany również jako moment siły, to siła przyłożona do wprawienia obiektu w ruch. Moment siły jest iloczynem siły obrotowej (obliczonej według powyższego wzoru) i odległości od środka do punktu jej przyłożenia (moment działania dźwigni lub prościej odległość od środka powietrza wał silnika do, w tym przypadku, powierzchni bębna przymocowanego do wału). Obliczamy moment siły (inaczej obracający się, czyli moment obrotowy):

Gdzie
M to wymagany moment siły (moment obrotowy) [Nm],
m - masa [kg],
g - przyspieszenie ziemskie [m/s²], w Moskwie ≈ 9,8154 m/s²
r - moment dźwigni (promień od środka) [m]

Na przykład, jeśli średnica wału + bębna wynosi 300 mm = 0,3 m, a odpowiednio moment dźwigni = 0,15 m, wówczas moment obrotowy wyniesie około 221 Nm. Moment obrotowy jest jednym z niezbędnych parametrów do wyboru silnika pneumatycznego. Korzystając z powyższego wzoru można go obliczyć na podstawie znajomości masy i momentu dźwigni (w zdecydowanej większości przypadków różnice w przyspieszeniu ziemskim można pominąć ze względu na rzadkość stosowania silników pneumatycznych w kosmosie) .

Prędkość wirnika silnika pneumatycznego można obliczyć znając prędkość translacyjną obciążenia i moment dźwigni:

Gdzie
n - wymagana prędkość obrotowa [min -1],
v - prędkość ruchu postępowego ładunku [m/s],
r - moment dźwigni (promień od środka) [m],
π - stała 3,14
Do wzoru wprowadzono współczynnik korygujący 60 w celu przeliczenia obrotów na sekundę na obroty na minutę, które są bardziej czytelne i bardziej rozpowszechnione w dokumentacji technicznej.

Na przykład przy prędkości ruchu do przodu 1,5 m/s oraz proponowanym iw poprzednim przykładzie momencie ramienia (promień) 0,15 m wymagana prędkość obrotowa wału wyniesie około 96 obr/min. Kolejnym parametrem niezbędnym do doboru silnika pneumatycznego jest prędkość obrotowa. Korzystając z powyższego wzoru, można go obliczyć, znając moment dźwigni i prędkość ruchu translacyjnego ładunku.

Gdzie
P to wymagana moc [kW] (pamiętaj, że ),
M to moment siły, to także moment obrotowy [N·m],
n - prędkość obrotowa [min -1],
9550 - stała (równa 30/π, aby przeliczyć prędkość z radianów/s na obroty/min, pomnożona przez 1000, aby przeliczyć waty na kilowaty, które są bardziej czytelne i częściej spotykane w dokumentacji technicznej)

Na przykład, jeśli moment obrotowy wynosi 221 Nm przy prędkości obrotowej 96 min -1, wymagana moc wynosi około 2,2 kW. Oczywiście odwrotność można również wyprowadzić z tego wzoru: obliczyć moment obrotowy lub prędkość obrotową wału silnika pneumatycznego.

Rodzaje transmisji (reduktora)

Z reguły wał silnika pneumatycznego nie jest połączony bezpośrednio z odbiorcą obrotu, lecz poprzez przekładnię-reduktor zintegrowaną z konstrukcją silnika pneumatycznego. Skrzynie biegów są różnych typów, z których główne to przekładnia planetarna, śrubowa i ślimakowa.

Reduktor planetarny

Przekładnie planetarne charakteryzują się wysoką sprawnością, niskim momentem bezwładności, możliwością tworzenia wysokich przełożeń, a także małymi wymiarami w stosunku do generowanego momentu obrotowego. Wał wyjściowy znajduje się zawsze pośrodku obudowy planetarnej. Części przekładni planetarnej są nasmarowane smarem, co oznacza, że ​​silnik pneumatyczny z taką przekładnią można zamontować w dowolnej pozycji.
+ małe wymiary montażowe
+ swoboda w wyborze miejsca montażu
+ proste połączenie kołnierzowe
+ niska waga
+ wał wyjściowy jest pośrodku
+ wysoka wydajność pracy

Reduktor śrubowy

Transmisje śrubowe są również bardzo wydajne. Kilka etapów redukcji pozwala na osiągnięcie wysokich przełożeń. Wygodę i elastyczność w montażu ułatwia centralne położenie wału wyjściowego oraz możliwość zamontowania silnika pneumatycznego z przekładnią helikoidalną zarówno na kołnierzu, jak i na zębatkach.

Jednak takie skrzynie biegów są smarowane przez rozpryskiwanie oleju (istnieje rodzaj „kąpieli olejowej”, w której ruchome części skrzyni biegów muszą być zawsze częściowo zanurzone), a zatem położenie silnika pneumatycznego z taką przekładnią musi być ustalone z góry - biorąc to pod uwagę zostanie określona i prawidłowa ilość oleju do napełnienia przekładni oraz położenie złączy wlewu i spustu.
+ wysoka wydajność
+ łatwy montaż za pomocą kołnierza lub słupków
+ stosunkowo niska cena
- konieczność wcześniejszego zaplanowania miejsca montażu
- wyższa niż w przypadku przekładni planetarnych lub ślimakowych, waga

Przekładnia ślimakowa

Przekładnie ślimakowe Wyróżniają się stosunkowo prostą konstrukcją, opartą na śrubie i przekładni, dzięki czemu przy pomocy takiej skrzyni biegów można uzyskać wysokie przełożenia przy niewielkich gabarytach. Jednak sprawność przekładni ślimakowej jest znacznie niższa niż przekładni planetarnej lub helikoidalnej.

Wał wyjściowy jest skierowany pod kątem 90° do wału silnika pneumatycznego. Montaż silnika pneumatycznego z przekładnią ślimakową możliwy jest zarówno poprzez kołnierz jak i na stojakach. Jednak podobnie jak w przypadku przekładni śrubowych nieco komplikuje to fakt, że przekładnie ślimakowe podobnie jak przekładnie śrubowe również wykorzystują smarowanie rozbryzgowe olejem - dlatego też położenie montażowe takich układów również musi być znane z góry, ponieważ wpłynie to na ilość oleju wlewanego do skrzyni biegów, a także położenie połączeń wlewu i spustu.
+ niska w stosunku do przełożenia waga
+ stosunkowo niska cena
- stosunkowo niska wydajność
- konieczne jest wcześniejsze poznanie miejsca montażu
+/- wał wyjściowy jest pod kątem 90 ° do wału silnika pneumatycznego

Metody regulacji silnika pneumatycznego

Poniższa tabela przedstawia dwa główne sposoby regulacji pracy silników pneumatycznych:

Monitorowanie pracy i kierunku obrotów

Silnik pneumatyczny działa, gdy dostarczane jest sprężone powietrze i gdy sprężone powietrze wychodzi. Jeżeli wymagane jest zapewnienie obrotu wału silnika pneumatycznego tylko w jednym kierunku, wówczas doprowadzenie sprężonego powietrza powinno być zapewnione tylko do jednego z wlotów pneumatycznych zespołu; odpowiednio, jeśli konieczne jest, aby wał silnika pneumatycznego obracał się w dwóch kierunkach, konieczne jest zapewnienie naprzemiennego dostarczania sprężonego powietrza między obydwoma wejściami.

Doprowadzanie i odprowadzanie sprężonego powietrza odbywa się za pomocą zaworów sterujących. Mogą one różnić się sposobem uruchamiania: najczęściej spotykane zawory sterowane są elektrycznie (elektromagnetyczne, są solenoidowe, których otwieranie lub zamykanie odbywa się poprzez podanie napięcia na cewkę indukcyjną, która cofa tłok), sterowane pneumatycznie (gdy sygnał otwarcia lub zamknięcia podawany jest poprzez doprowadzenie sprężonego powietrza), mechanicznego (gdy otwieranie lub zamykanie następuje mechanicznie, poprzez automatyczne naciśnięcie określonego przycisku lub dźwigni) oraz ręcznego (podobnie jak mechaniczne, z tą różnicą, że otwieranie lub zamykanie zaworu odbywa się bezpośrednio przez osobę).

Widzimy oczywiście najprostszy przypadek z jednokierunkowymi silnikami pneumatycznymi: dla nich wystarczy zapewnić dopływ sprężonego powietrza do jednego z wlotów. Nie jest konieczne kontrolowanie w żaden sposób wylotu sprężonego powietrza z drugiego przyłącza pneumatycznego silnika pneumatycznego. W takim przypadku wystarczy zamontować zawór elektromagnetyczny 2/2-drogowy lub inny zawór 2/2-drogowy na wlocie sprężonego powietrza do silnika pneumatycznego (należy pamiętać, że konstrukcja „Zawór X / Y-drogowy” oznacza, że ​​zawór ten ma porty X, przez które można doprowadzać lub usuwać czynnik roboczy, oraz pozycje Y, w których można umieścić część roboczą zaworu). Rysunek po prawej pokazuje jednak zastosowanie zaworu 3/2-drogowego (po raz kolejny w przypadku silników pneumatycznych jednodrogowych nie ma znaczenia, który zawór jest zastosowany - 2/2-drogowy czy 3/ dwukierunkowy). Ogólnie rzecz biorąc, na rysunku po prawej stronie, kolejno, od lewej do prawej, schematycznie pokazano następujące urządzenia: zawór odcinający, filtr sprężonego powietrza, regulator ciśnienia, zawór 3/2-drogowy, regulator przepływu, silnik pneumatyczny.

W przypadku silników dwustronnych zadanie jest nieco bardziej skomplikowane. Pierwsza opcja to zastosowanie pojedynczego zaworu 5/3 - taki zawór będzie miał 3 pozycje (stop, przód, wstecz) i 5 portów (jeden na wlot sprężonego powietrza, jeden na doprowadzenie sprężonego powietrza do każdego z dwóch pneumatycznych silnika pneumatycznego i jeszcze jedno do odprowadzania sprężonego powietrza z każdego z tych samych dwóch połączeń). Oczywiście taki zawór będzie miał co najmniej dwa siłowniki – w przypadku np. z zaworem elektromagnetycznym będą to 2 cewki indukcyjne. Rysunek po prawej pokazuje kolejno, od lewej do prawej: zawór 5/3-drogowy, regulator przepływu ze zintegrowanym zaworem zwrotnym (aby mogło uchodzić sprężone powietrze), silnik pneumatyczny, inny regulator przepływu z zaworem zwrotnym.

Alternatywnym sposobem sterowania 2-drogowym silnikiem pneumatycznym jest użycie dwóch oddzielnych zaworów 3/2-drogowych. W zasadzie taki schemat nie różni się od wariantu z zaworem 5/3-drogowym opisanym w poprzednim akapicie. Rysunek po prawej pokazuje kolejno, od lewej do prawej, zawór 3/2-drogowy, regulator przepływu ze zintegrowanym zaworem zwrotnym, silnik pneumatyczny, inny regulator przepływu ze zintegrowanym zaworem zwrotnym i kolejny 3/2 zawór drogowy.

Wyciszanie hałasu

Hałas generowany przez silnik pneumatyczny podczas pracy składa się z hałasu mechanicznego od części ruchomych oraz hałasu generowanego przez pulsację sprężonego powietrza opuszczającego silnik. Wpływ hałasu z silnika pneumatycznego może dość wyraźnie wpłynąć na ogólny hałas tła w miejscu instalacji - jeśli na przykład sprężone powietrze może swobodnie wychodzić z silnika pneumatycznego do atmosfery, wówczas poziom ciśnienia akustycznego może osiągnąć, w zależności od na konkretnej jednostce, do 100-110 dB (A ), a nawet więcej.

Po pierwsze należy starać się, w miarę możliwości, unikać tworzenia efektu mechanicznego rezonansu dźwięku. Ale nawet w najlepszych warunkach hałas może być bardzo zauważalny i nieprzyjemny. Aby wyeliminować hałas należy zastosować filtro-tłumiki - proste urządzenia specjalnie do tego przeznaczone i rozpraszające strumień sprężonego powietrza w swojej obudowie i materiał filtrujący.

W zależności od materiału konstrukcyjnego tłumiki dzielą się na te wykonane ze spieków (czyli proszkowych, a następnie formowanych/spiekanych w wysokim ciśnieniu i temperaturze) brązu, miedzi lub stali nierdzewnej, spiekanych tworzyw sztucznych, a także wykonane z plecionego drutu zamkniętego w obudowie stalowej lub aluminiowej siatkowej i wykonanej na bazie innych materiałów filtracyjnych. Pierwsze dwa typy są zwykle małe pod względem przepustowości i rozmiaru oraz niedrogie. Tłumiki te są zwykle instalowane na samym silniku pneumatycznym lub w jego pobliżu. Przykładami są m.in.

Tłumiki z siatki drucianej mogą charakteryzować się bardzo dużą przepustowością (nawet rzędy wielkości większą niż zapotrzebowanie na sprężone powietrze największego silnika pneumatycznego), duże średnice przyłączy (z naszej oferty do gwintu 2"). z reguły zanieczyszczają się znacznie wolniej, można je sprawnie i wielokrotnie regenerować – niestety są one zazwyczaj znacznie droższe niż brązy spiekane czy tworzywa sztuczne.

Jeśli chodzi o rozmieszczenie tłumików, istnieją dwie główne opcje. Najprostszym sposobem jest przykręcenie tłumika bezpośrednio do silnika pneumatycznego (w razie potrzeby za pomocą adaptera). Jednak po pierwsze, sprężone powietrze na wylocie silnika pneumatycznego podlega zwykle dość silnym pulsacjom, które zarówno zmniejszają sprawność tłumika, jak i potencjalnie skracają jego żywotność. Po drugie, tłumik w ogóle nie usuwa hałasu, a jedynie go zmniejsza - a gdy tłumik zostanie umieszczony na urządzeniu, hałas najprawdopodobniej nadal będzie dość duży. Dlatego, jeśli to możliwe i jeśli jest to pożądane, aby zminimalizować poziom ciśnienia akustycznego, należy podjąć następujące działania, wybiórczo lub łącznie: 1) zainstalować rodzaj komory rozprężnej pomiędzy silnikiem pneumatycznym a tłumikiem, co zmniejsza pulsacje sprężonego powietrza , 2) podłączyć tłumik przez miękki, elastyczny wąż służący do tego samego celu, oraz 3) przenieść tłumik w miejsce, w którym hałas nikomu nie będzie przeszkadzał.

Należy również pamiętać, że początkowo niewystarczająca pojemność tłumika (z powodu błędu w doborze) lub jego (częściowe) zablokowanie się przed zanieczyszczeniami podczas pracy może prowadzić do znacznego oporu tłumika na przepływ wypływającego sprężonego powietrza – co, z kolei prowadzi do zmniejszenia mocy silnika pneumatycznego. Wybierz (w tym konsultując się z nami) tłumik o wystarczającej wydajności, a następnie w trakcie jego eksploatacji monitoruj jego stan!

Opracowany przez francuską firmę Motor Development International (MDI), AIRPod jest zasilany sprężonym powietrzem. Choć produkowana jest od 2009 roku, przez długi czas wywoływała jedynie protekcjonalny uśmiech u wszystkich (z wyjątkiem entuzjastów ochrony środowiska). Rzeczywiście, początkowo mógł być eksploatowany tylko w ciepłym klimacie: silnik śmigłowy opracowany na początku lat 90. nie uruchamiał się w niskich temperaturach. I choć system ogrzewania sprężonym powietrzem został już opracowany, rozszerzając geografię aplikacji AIRPod, można go kupić tylko na Hawajach (USA).

Pokaz drogowy

Wiosną 2015 roku niezależna firma ZPM (Zero Pollution Motor – „Zero Pollution Motor”) zorganizowała publiczną roadshow w czasie największej oglądalności amerykańskiego kanału telewizyjnego ABC – prezentację mającą na celu przyciągnięcie inwestorów (dosłownie przetłumaczona na język rosyjski jako "pokaz drogowy"). ZPM kupił od Francuzów prawo do produkcji i sprzedaży nowego modelu AIRPod - na razie tylko na Hawajach, wybranego jako "rynek startowy".

Projekt zakładu do produkcji samochodów przyjaznych dla środowiska został przedstawiony przez dwóch udziałowców ZPM - słynnego amerykańskiego piosenkarza Pata Boone'a (jego szczyt kariery przypada na lata 50. XX wieku) i producenta filmowego Eitana Tuckera ("Shrek", "Siedem lat w Tybecie"), itp.). Zaoferowali potencjalnym inwestorom (tzw. „aniołowie biznesu”) 50% akcji ZPM za 5 mln dolarów.

Inwestorzy nie spieszyli się z wypłatą. Jednocześnie Robert Herjavets, uważany za najbardziej obiecującego z nich, właściciel i założyciel kanadyjskiej firmy informatycznej Herjavec Group, powiedział, że jest zainteresowany sprzedażą AIRPodów nie w jednym stanie, ale w całych Stanach Zjednoczonych. Tak więc obecnie kierownictwo ZPM negocjuje z Francuzami rozszerzenie obszaru sprzedaży.

Ekologia zużycia Silnik: Indyjska firma Tata, znana na całym świecie z produkcji tanich pojazdów, wypuściła na rynek pierwszy na świecie samochód produkcyjny z silnikiem na sprężone powietrze.

Indyjska firma Tata, znana na całym świecie z produkcji tanich pojazdów, wypuściła na rynek pierwszy na świecie samochód produkcyjny z silnikiem napędzanym sprężonym powietrzem.

Tata OneCAT waży 350 kg i może przejechać 130 km na jednym zasilaniu sprężonym powietrzem do 300 atmosfer, przyspieszając do 100 km na godzinę.

Jak zauważają twórcy, możliwe jest osiągnięcie takich wskaźników tylko przy maksymalnie napełnionych zbiornikach, a zmniejszenie gęstości powietrza doprowadzi do zmniejszenia maksymalnej prędkości.

Do napełnienia czterech butli z włókna węglowego znajdujących się pod dnem samochodu, 2 długich i ćwierć metra średnicy, każdy potrzebuje 400 litrów sprężonego powietrza pod ciśnieniem 300 barów. Co więcej, Tata OneCAT można zatankować zarówno na stacji kompresorowej (zajmie to 3-4 minuty), jak i z domowego gniazdka. W tym drugim przypadku „dopompowanie” za pomocą minikompresora wbudowanego w samochód potrwa od trzech do czterech godzin.

Nawiasem mówiąc, po uszkodzeniu cylindry z włókna węglowego nie eksplodują, a jedynie pękają, uwalniając powietrze.

W przeciwieństwie do pojazdów elektrycznych, z akumulatorami, które mają problemy z utylizacją i niską wydajnością cyklu ładowania-rozładowania (od 50% do 70% w zależności od poziomu prądów ładowania i rozładowania), samochód na sprężone powietrze jest dość opłacalny ekonomicznie i przyjazny dla środowiska.

„Paliwo lotnicze” jest stosunkowo tanie, po przeliczeniu na ekwiwalent benzyny okazuje się, że samochód zużywa około litra na 100 kilometrów.

Pojazdy lotnicze zwykle nie mają przekładni, ponieważ silnik pneumatyczny natychmiast dostarcza maksymalny moment obrotowy – nawet podczas postoju. Ponadto silnik pneumatyczny praktycznie nie wymaga profilaktyki: standardowy przebieg między dwoma przeglądami technicznymi to 100 tys. Km, a oleje - litr oleju wystarcza na 50 tys. km przebiegu (na normalny samochód około 30 litrów oleju byłoby potrzebne).

Tata OneCAT ma czterocylindrowy silnik o pojemności 700 cm3 i waży zaledwie 35 kg. Działa na zasadzie mieszania sprężonego powietrza z powietrzem zewnętrznym, atmosferycznym. Ta jednostka napędowa przypomina konwencjonalny silnik spalinowy, ale jej cylindry mają różne średnice - dwa małe napędzające i dwa duże pracujące. Podczas pracy silnika powietrze z zewnątrz zasysane jest do małych cylindrów, tam sprężane przez tłoki i podgrzewane, a następnie wtłaczane do dwóch cylindrów roboczych, gdzie miesza się z zimnym sprężonym powietrzem pochodzącym ze zbiornika. W rezultacie mieszanina powietrza rozszerza się i napędza pracujące tłoki, które z kolei uruchamiają wał korbowy silnika.

Ponieważ w takim silniku nie zachodzi spalanie, na wyjściu uzyskuje się tylko czyste powietrze spalinowe.

Obliczając całkowitą sprawność energetyczną w łańcuchu „rafineria – samochód” dla trzech rodzajów napędu – benzynowego, elektrycznego i powietrza, twórcy stwierdzili, że sprawność napędu powietrznego wynosi 20%, czyli ponad dwa razy więcej niż sprawność standardowego silnika benzynowego i półtora raza - Sprawność napędu elektrycznego. Ponadto sprężone powietrze można przechowywać do wykorzystania w przyszłości przy użyciu niestabilnych odnawialnych źródeł energii, takich jak turbiny wiatrowe - wtedy można uzyskać jeszcze wyższą wydajność.

Jak zauważają twórcy, gdy temperatura spada do -20C, zapas energii napędu pneumatycznego zmniejsza się o 10% bez innych szkodliwych skutków dla jego pracy, natomiast zapas energii akumulatorów elektrycznych zmniejsza się około 2 razy.

Dodatkowo powietrze spędzone w silniku pneumatycznym ma niską temperaturę i może służyć do chłodzenia wnętrza pojazdu w upalne dni. Właściciel Tata OneCAT będzie musiał wydać energię tylko na ogrzewanie samochodu w zimnych porach roku.

Prosta konstrukcja Tata OneCAT została zaprojektowana przede wszystkim do użytku w taksówkach. opublikowany