Ce metode sunt folosite de producătorii auto pentru a atrage atenția consumatorilor. Cumpărătorul este vrăjit de design futurist la modă, măsuri de siguranță fără precedent, utilizarea de motoare mai ecologice etc.

Personal, nu sunt foarte emoționat de ultimele delicii ale diverselor studiouri de design - cu atât mai mult: pentru mine, mașina a fost și va rămâne o bucată neînsuflețită de metal și plastic și toate eforturile marketerilor de a-mi spune cât de sus sunt de sine stătător. stima ar trebui să meargă la cer după ce a cumpărat „cel mai nou model al nostru »Nu este altceva decât o zguduire a aerului. Ei bine, cel puțin pentru mine personal.

Mai interesantă pentru mine, ca proprietar de mașină, este problema economiei și a supraviețuirii. Combustibilul costă departe de trei copeici, în plus, există prea mulți adepți ai lui Vasily Alibabaevich de la „Gentlemen of Fortune” în vastitatea „marilor și puternici”. Producătorii de automobile încearcă de multă vreme să treacă la utilizarea combustibililor alternativi. În SUA, mașinile electrice au luat o poziție destul de puternică, dar nu toată lumea își poate permite să cumpere o astfel de mașină - este foarte scumpă. Acum, dacă numai mașinile de clasă bugetară ar fi făcute electrice...

Un obiectiv interesant a fost stabilit de producătorii francezi PSA Peugeot Citroen, aceștia au inițiat un program interesant de reducere a consumului de combustibil. Acest grup de producători auto dezvoltă o centrală hibridă care ar putea folosi doar doi litri de combustibil la suta de kilometri. Inginerii companiei au deja ceva de arătat - evoluțiile de astăzi permit economisirea de până la 45% din combustibil în comparație cu un motor obișnuit cu ardere internă: chiar și cu astfel de indicatori de doi litri la sută până acum nu este posibil să se potrivească, dar prin 2020 ei promit să cucerească această piatră de hotar.

Declarațiile sunt destul de îndrăznețe și interesante, dar mai interesant ar fi să aruncăm o privire mai atentă asupra acestei configurații hibride și nu mai puțin economice. Sistemul se numește Hybrid Air și după cum sugerează și numele, pe lângă combustibilul tradițional, folosește energia aerului și a aerului comprimat.

Conceptul Hybrid Air nu este atât de complex și este un hibrid între un motor cu ardere internă cu trei cilindri și o motopompă hidraulică. Doi cilindri sunt instalați ca rezervoare pentru combustibil alternativ în partea centrală a mașinii și sub spațiul portbagajului: care este mai mare - pentru presiune scăzută; iar cea mai mică, respectiv, pentru înaltă. Mașina va fi accelerată pe motorul cu ardere internă; după atingerea vitezei de 70 km/h, motorul hidraulic este pornit. Prin acest motor foarte hidraulic și o transmisie planetară ingenioasă, energia aerului comprimat va fi transformată în mișcare de rotație a roților. În plus, pe o astfel de mașină este prevăzut un sistem de recuperare a energiei - în timpul frânării, motorul hidraulic acționează ca o pompă și pompează aer într-un cilindru de joasă presiune - adică energia mult dorită nu va fi irosită.

Potrivit inginerilor companiei, o mașină cu instalație hibridă Hybrid Air, chiar și în ciuda masei cu 100 kg față de un motor tradițional, va avea indicatori de economie de combustibil de cel puțin 45%, și asta în ciuda faptului că încântă în acest domeniu de ingineria motoarelor sunt departe de a fi finalizate.

Este de așteptat ca sistemele hibride să fie primele folosite pe hatchback-urile Citroen C3 și Peugeot 208, iar în 2016 se va putea circula „aer”, iar managerii francezi văd Rusia și China drept principalele piețe pentru mașinile cu aer hibrid. .

Domeniile majore de cercetare inginerească includ vehiculele electrice, vehiculele hibride și vehiculele alimentate cu hidrogen. Combustibilul cu hidrogen și alte tehnologii disponibile pe scară largă pentru obținerea de energie ieftină sunt strict interzise de monopolurile petroliere și industriale mondiale. Cu toate acestea, progresul nu poate fi oprit și, prin urmare, unele întreprinderi și entuziaști individuali continuă să creeze vehicule unice.

Subiectul de conversație de astăzi se referă tocmai la vehiculele pneumatice. Pneumocarul este, parcă, o continuare a temei mașinii cu abur, una dintre numeroasele ramuri ale utilizării motoarelor care funcționează din cauza diferenței de presiune a gazelor. Apropo, mașina cu abur a fost inventată cu mult înainte de apariția primului motor cu abur de James Watt, cu mai bine de 2 mii de ani în urmă, de Heron din Alexandria. Ideea lui Heron a fost dezvoltată și întruchipată într-o căruță mică de belgianul Ferdinand Verbist, în 1668.

Istoria creării mașinii ne aduce prea multe informații despre încercările reușite și nereușite ale inventatorilor de a folosi un mecanism simplu și ieftin ca motor. La început, au existat încercări de a folosi forța arcului mare și forța volantului. Aceste mecanisme și-au stabilit ferm poziția în jucăriile pentru copii. Dar folosirea lor ca motor al unei mașini de dimensiuni mari pare frivolă. Cu toate acestea, astfel de încercări continuă și se pare că, în viitorul apropiat, mașinile neobișnuite vor putea concura cu încredere cu mașinile echipate cu motoare cu ardere internă.

În ciuda aparentei inutilități a acestui domeniu de lucru în domeniul transportului rutier, mașina pneumatică are o mulțime de avantaje. Aceasta este simplitatea și fiabilitatea extremă a designului, durabilitatea și costul scăzut. Acest motor este silențios și nu poluează aerul. Se pare că toate acestea atrag numeroși susținători ai acestui tip de transport.

Ideea de a folosi aer comprimat pentru a antrena mecanismele și transportul a apărut cu mult timp în urmă și a fost brevetată în Marea Britanie, încă din 1799. Se pare că a apărut din dorința de a simplifica cât mai mult motorul cu abur și de a-l face extrem de compact pentru utilizare pe o mașină. Uz practic Motorul pneumatic a fost introdus în America în 1875. Au construit locomotive de mine care rulau cu aer comprimat. Prima mașină de pasageri cu motor pneumatic a fost demonstrată pentru prima dată în 1932 la Los Angeles.

Odată cu apariția motorului cu abur, inventatorii au încercat să-l instaleze pe „cărucioarele cu rulare automată”, dar boilerul cu abur voluminos și greu s-a dovedit a fi nepotrivit pentru acest tip de transport.
S-au încercat folosirea unui motor electric și a bateriilor pentru vehiculele autopropulsate și s-a obținut un oarecare succes, dar motorul cu ardere internă era în afara competiției în acel moment. Ca urmare a concurenței acerbe dintre acesta și motorul cu abur, motorul cu ardere internă a câștigat.

În ciuda multor deficiențe, acest motor încă domină în multe sfere ale vieții umane, inclusiv în toate tipurile de transport. Deficiențele motorului cu ardere internă și necesitatea de a găsi un înlocuitor demn pentru acesta sunt din ce în ce mai discutate în cercurile științifice și scrise în diverse publicații populare, dar toate încercările de a lansa noi tehnologii în producția de masă sunt blocate.

Inginerii și inventatorii creează cele mai interesante și promițătoare motoare care pot înlocui complet motorul cu ardere internă, dar monopolul mondial al petrolului și al industriei își folosesc pârghiile de presiune pentru a preveni abandonarea motorului cu ardere internă și utilizarea energiei noi, alternative. surse.

Și totuși, încercările de a crea o mașină de serie fără motor cu ardere internă sau cu utilizarea sa parțială, secundară, continuă.

Firma indiană Tata Motors se pregătește să lanseze producția de masă a mașinii de oraș Tata AIRPOD, care funcționează cu aer comprimat.

De asemenea, americanii pregătesc CityCAT cu șase locuri pentru producție în masă,
aer comprimat. Cu o lungime de 4,1 m. și o lățime de 1,82 m., mașina cântărește 850 de kilograme. Poate atinge viteze de până la 56 km/h și parcurge o distanță de până la 60 de kilometri. Indicatoarele sunt foarte modeste, dar destul de suportabile pentru oraș, având în vedere numeroasele avantaje ale mașinii și costul ei foarte mic.Care sunt aceste avantaje?

Toți cei care dețin o mașină sau care au legătură cu transportul rutier sunt foarte conștienți de cât de complex este structural un motor modern cu ardere internă a unui automobil. Pe lângă faptul că motorul în sine este destul de complex din punct de vedere structural, necesită un sistem de măsurare și injecție a combustibilului, un sistem de aprindere, un demaror, un sistem de răcire, o tobă de eșapament, un mecanism de ambreiaj, o cutie de viteze și o transmisie complexă.

Toate acestea fac ca motorul să fie scump, nefiabil, de scurtă durată și nepractic. Ca să nu mai vorbim de faptul că gazele de eșapament otrăvează aerul și mediul.

Un motor cu aer este exact opusul unui motor cu ardere internă. Este extrem de simplu, compact, silențios, fiabil și durabil. Dacă este necesar, poate fi amplasat chiar și în roțile mașinii. Un dezavantaj semnificativ al acestui motor, care nu îi permite să fie utilizat în mod liber în vehicule, kilometraj limitat de la o realimentare.

Pentru a crește raza de acțiune a unui vehicul pneumatic, este necesar să creșteți volumul cilindrilor de aer și să creșteți presiunea aerului în cilindri. Ambele au limitări stricte în ceea ce privește dimensiunile, greutatea și rezistența cilindrilor. Poate că într-o zi aceste probleme vor fi rezolvate, dar deocamdată se folosesc așa-numitele sisteme de propulsie hibride.

În special, pentru o mașină pneumatică, se propune utilizarea unui motor cu ardere internă de putere redusă, care pompează constant aer în cilindrii de lucru. Motorul funcționează constant, pompând aer în cilindri și se oprește numai când presiunea din cilindri atinge valoarea maximă. Această soluție vă permite să reduceți semnificativ consumul de benzină, emisiile de monoxid de carbon și să creșteți autonomia mașinii pneumatice.

O astfel de schemă hibridă este versatilă și a fost folosită cu succes, inclusiv pe vehiculele electrice. Singura diferență este că în locul unui cilindru cu aer comprimat se folosește un acumulator electric, iar în locul unui motor pneumatic este folosit un motor electric. Un motor cu ardere internă de putere redusă rotește un generator electric, care reîncarcă bateriile, care, la rândul lor, alimentează motoarele electrice.

Esența oricărei scheme hibride este reumplerea energiei consumate folosind un motor cu ardere internă. Acest lucru permite utilizarea unei puteri mai mici a motorului. Funcționează în modul cel mai profitabil și consumă mai puțin combustibil, ceea ce înseamnă că emite mai puține substanțe toxice. O mașină cu aer, sau o mașină electrică, are ocazia de a crește kilometrajul, deoarece energia consumată este parțial completată direct în timpul conducerii.

În timpul opririlor frecvente la semafoare, la deplasarea în roate și coborârea pantelor, motorul de tracțiune nu consumă energie, iar cilindrii sau bateriile sunt reîncărcate curat. În timpul opririlor lungi, este mai bine să completați rezervele de energie de la o stație de alimentare standard.

Imaginați-vă că ați ajuns la serviciu, mașina este parcată, iar motorul continuă să funcționeze, completând rezervele de energie din cilindri. Nu ar fi asta copleșitor beneficiile unei mașini hibride? Se va dovedi că economiile la benzină nu vor fi atât de semnificative pe cât ne-am dori?

Pe vremea tinereții mele îndepărtate, m-am gândit și la un motor pneumatic pentru o mașină de casă. Numai direcția căutării mele era de natură chimică. Am vrut să găsesc o substanță care să intre într-o reacție violentă cu apa, sau cu altă substanță, în timp ce emite gaze. Atunci nu am găsit nimic potrivit și ideea a fost abandonată pentru totdeauna.

Dar a apărut o altă idee - de ce să nu folosiți vidul în loc de presiunea ridicată a aerului? Dacă cilindrul de aer comprimat suferă orice deteriorare sau presiunea aerului depășește valoarea admisă, atunci aceasta este plină de distrugerea sa instantanee, ca o explozie. Acest lucru nu amenință un cilindru cu vid; acesta poate fi pur și simplu aplatizat de presiunea atmosferică.

Pentru a obține o presiune mare în cilindru, aproximativ 300 bar, aveți nevoie de un compresor special. Pentru a obține un vid în cilindru, este suficient să introduceți o porțiune de vapori de apă obișnuiți în interior. Aburul răcit se va transforma în apă, având volumul scăzut de 1600 de ori și ... scopul este atins, se obține un vid parțial. De ce parțial? Pentru că nu orice cilindru poate rezista la un vid profund.

Atunci totul este simplu. Pentru ca mașina să se deplaseze cât mai departe posibil pe un cilindru, este necesar să se furnizeze nu aer, ci abur motorului pneumatic. După terminarea lucrării, aburul trece prin sistemul de răcire, unde se răcește și se transformă în apă, intră în cilindrul de vid. Adică, dacă prin motor trece abur, să zicem 1600 cm3, atunci doar 1 cm3 de apă va intra în cilindru. Astfel, doar o cantitate mică de apă intră în cilindrul de vid și durata de funcționare a acestuia crește de multe ori.

Să revenim, totuși, la vehiculele noastre pneumatice. Compania indiană Tata Motors va produce în masă o mașină compactă de oraș care funcționează cu aer comprimat. Compania susține că mașina lor aeriană este capabilă să accelereze până la 70 km/h și să parcurgă până la 200 de kilometri de la o singură realimentare.

La rândul lor, americanii pregătesc și mașina pneumatică CityCAT cu șase locuri pentru producție în serie. Caracteristicile declarate înseamnă că mașina va putea accelera până la 80 km/h, iar autonomia va fi de 130 km. Un alt automobil pneumatic al companiei americane MDI, un mic MiniCAT cu trei locuri, este de asemenea planificat să fie lansat în serie.

Multe firme sunt interesate de mașini pneumo. Australia, Franța, Mexic și o serie de alte țări sunt, de asemenea, gata să înceapă să producă acest mod de transport neobișnuit, dar promițător. Motorul cu ardere internă va trebui totuși să părăsească arena și să cedeze loc unui alt motor, mai simplu și mai fiabil. Este greu de spus când se va întâmpla asta, dar cu siguranță se va întâmpla. Progresul nu poate sta pe loc.

Motoare pneumatice (motoare pneumatice)

Motoarele pneumatice, sunt și motoare pneumatice, sunt dispozitive care transformă energia aerului comprimat în lucru mecanic. Într-un sens larg, funcționarea mecanică a unui motor cu aer este înțeleasă ca mișcare liniară sau rotativă - totuși, motoarele cu aer care creează o mișcare alternativă liniară sunt denumite mai frecvent cilindri pneumatici, iar termenul „motor cu aer” este de obicei asociat cu rotația arborelui. La rândul lor, motoarele cu aer rotativ sunt împărțite, după principiul funcționării lor, în palete (sunt și palete) și piston - Parker produce ambele tipuri.

Credem că mulți vizitatori ai site-ului nostru nu sunt mai răi decât suntem familiarizați cu ce este un motor pneumatic, ce sunt, cum să-i selectăm și alte probleme legate de aceste dispozitive. Astfel de vizitatori ar dori probabil să meargă direct la informațiile tehnice despre motoarele pneumatice pe care le oferim:

• Seria P1V-P: piston radial, 74 ... 228 W
• Seria P1V-M: placă, 200 ... 600 W
• Seria P1V-S: placă, 20 ... 1200 W, oțel inoxidabil
• Seria P1V-A: placă, 1,6 ... 3,6 kW
• Seria P1V-B: lamelară, 5,1 ... 18 kW

Pentru vizitatorii noștri care nu sunt atât de familiarizați cu motoarele pneumatice, am pregătit despre ele câteva informații de bază de referință și natură teoretică, care, sperăm, pot fi utile cuiva:

Motoarele pneumatice există de aproximativ două secole și sunt acum utilizate pe scară largă în echipamente industriale, unelte de mână, aviație (ca demaroare) și în alte domenii.

Există, de asemenea, exemple de utilizare a motoarelor pneumatice în construcția de mașini cu aer comprimat - mai întâi în zorii industriei auto în secolul al XIX-lea, și mai târziu, în timpul noului interes pentru motoarele de automobile „fără ulei” începând cu anii 80. al secolului XX - cu toate acestea, din păcate, acest ultim tip de aplicație pare încă nepromițător.

Principalii „concurenți” ai motoarelor cu aer sunt motoarele electrice, care pretind aplicații în aceleași domenii ca și motoarele cu aer. Pot fi remarcate următoarele avantaje generale ale motoarelor pneumatice față de cele electrice:
- un motor pneumatic ocupa mai putin spatiu decat un motor electric corespunzator acestuia din punct de vedere al parametrilor de baza
- un motor pneumatic este de obicei de câteva ori mai ușor decât un motor electric corespunzător
- motoarele pneumatice pot rezista fara probleme la temperaturi ridicate, vibratii puternice, socuri si alte influente externe
- majoritatea motoarelor pneumatice sunt pe deplin adecvate pentru utilizare în zone de instalare cu potențial explozive și sunt certificate ATEX
- motoarele pneumatice sunt mult mai tolerante la porniri/opriri decat motoarele electrice
- intretinerea motoarelor pneumatice este mult mai usoara decat cea electrica
- motoarele pneumatice sunt echipate standard cu cursa inversa
- motoarele pneumatice, în general, sunt mult mai fiabile decât motoarele electrice - datorită simplității lor de proiectare și a unui număr mic de părți mobile

Desigur, în ciuda acestor avantaje, destul de des, totuși, utilizarea motoarelor electrice se dovedește a fi mai eficientă atât din punct de vedere tehnic, cât și economic; cu toate acestea, în cazul în care o acţionare pneumatică este încă utilizată, aceasta se datorează de obicei unuia sau mai multor avantaje de mai sus.

Principiul de funcționare și dispozitivul motorului pneumatic cu palete

Principiul de funcționare al unui motor pneumatic cu palete
1 - corp rotor (cilindru)
2 - rotor
3 - scapula
4 - arc (împinge lamele)
5 - flanșă de capăt cu rulmenți

Oferim motoare pneumatice de doua tipuri: piston si paleta (sunt si lame); în același timp, acestea din urmă sunt mai simple, mai fiabile, perfecte și, în consecință, răspândite. În plus, acestea sunt de obicei mai mici decât motoarele cu aer alternativ, ceea ce le face mai ușor de instalat în corpurile compacte ale dispozitivelor care le folosesc. Principiul de funcționare al unui motor electric cu palete este practic opusul principiului de funcționare al unui compresor cu palete: într-un compresor, alimentarea de rotație (de la un motor electric sau un motor cu ardere internă) către arbore face ca rotorul să se rotească cu lamele care ies din fantele sale și, astfel, pentru a reduce camerele de compresie; într-un motor pneumatic, lamelele sunt furnizate cu aer comprimat, ceea ce face ca rotorul să se rotească - adică energia aerului comprimat este transformată în motorul pneumatic în lucru mecanic (mișcarea de rotație a arborelui).

Un motor cu aer cu palete constă dintr-o carcasă cilindră în care un rotor este plasat pe rulmenți - în plus, nu este situat direct în centrul cavității, ci cu un decalaj față de acesta din urmă. Pe toată lungimea rotorului sunt tăiate caneluri în care sunt introduse pale din grafit sau alt material. Paletele sunt scoase din fantele rotorului prin acțiunea arcurilor, apăsând pe pereții carcasei și formând o cavitate între suprafețele lor, carcasă și suprafețele rotorului - o cameră de lucru.

Aerul comprimat este furnizat la admisia camerei de lucru (poate fi furnizat din ambele părți) și împinge paletele rotorului, ceea ce, la rândul său, face ca rotorul să se rotească. Aerul comprimat trece în cavitatea dintre plăci și suprafețele carcasei și rotorului spre ieșire, prin care este evacuat în atmosferă. La motoarele pneumatice cu palete, cuplul este determinat de suprafața palelor supuse presiunii aerului și de nivelul acelei presiuni.

Cum să alegi un motor pneumatic?

n	viteză
M	cuplu
P	putere
Q	Consumul LHV
	Mod posibil de operare
	Mod de operare optim
	Uzură mare (nu întotdeauna)

Pentru fiecare motor cu aer se poate trasa un grafic care să arate dependența cuplului M și a puterii P, precum și consumul de aer comprimat Q, de viteza de rotație n (un exemplu este plasat în figura din dreapta).

Dacă motorul este inactiv sau se învârte liber fără sarcină pe arborele de ieșire, nu dezvoltă nicio putere. De obicei, puterea maximă este dezvoltată atunci când motorul este frânat la aproximativ jumătate din viteza maximă de rotație.

În ceea ce privește cuplul, acesta este zero și în modul de rotație liberă. Imediat după pornirea frânării motorului (când apare o sarcină), cuplul începe să crească liniar până când motorul se oprește. Cu toate acestea, este imposibil să se indice valoarea exactă a cuplului de pornire - din motivul că paletele (sau pistoanele unui motor cu piston) pot fi în poziții diferite atunci când este complet oprit; indicați întotdeauna doar cuplul minim de pornire.

Trebuie remarcat faptul că alegerea greșită a motorului cu aer este plină nu numai de ineficiența acestuia, ci și de uzura sa mai mare: la viteze mari, lamele se uzează mai repede; la viteze mici cu cuplu mare, piesele transmisiei se uzează mai repede.

Selecția normală: trebuie să cunoașteți cuplul M și viteza n

În abordarea obișnuită a dimensionării unui motor cu aer, se începe prin a stabili cuplul la o anumită viteză necesară. Cu alte cuvinte, pentru a selecta un motor, trebuie să cunoașteți cuplul și viteza necesare. Deoarece, așa cum am menționat mai sus, puterea maximă se dezvoltă la aproximativ ½ din viteza maximă (liberă) a motorului cu aer, în mod ideal, ar trebui să alegeți un motor cu aer care să arate viteza și cuplul necesar la o valoare a puterii apropiată de maxim. Pentru fiecare unitate, există diagrame corespunzătoare pentru a determina adecvarea acesteia pentru o anumită utilizare.

Un mic indiciu:În general, se poate selecta un motor pneumatic care, la puterea maximă, asigură viteza și cuplul puțin mai mari decât cele necesare, iar apoi reglat prin reglarea presiunii cu un reductor de presiune și/sau a debitului de aer comprimat folosind un limitator de debit.

Dacă nu se cunosc momentul forţei M şi viteza n

În unele cazuri, cuplul și viteza nu sunt cunoscute, dar viteza necesară de mișcare a sarcinii, momentul pârghiei (vector rază sau, mai simplu, distanța de la centrul de aplicare a forței) și consumul de energie. sunt cunoscute. Pe baza acestor parametri, cuplul și viteza pot fi calculate:

În primul rând, deși această formulă nu va ajuta direct la calcularea parametrilor necesari, să clarificăm ce este puterea (este și în cazul motoarelor pneumatice - forța de rotație). Deci, puterea (forța) este produsul masei prin accelerația gravitației:

Unde
F este puterea necesară [Н] (rețineți că ),
m - masa [kg],
g - accelerația gravitației [m/s²], la Moscova ≈ 9,8154 m/s²

De exemplu, în ilustrația din dreapta, o sarcină care cântărește 150 kg este suspendată de un tambur fixat pe arborele de ieșire al unui motor pneumatic. Acest lucru se întâmplă pe Pământ, în orașul Moscova, iar accelerația gravitației este de aproximativ 9,8154 m/s². În acest caz, forța este de aproximativ 1472 kg · m/s², sau 1472 N. Încă o dată, repetăm ​​că această formulă nu este direct legată de metodele pe care le oferim pentru selectarea motoarelor pneumatice.

Cuplul, cunoscut și ca momentul de forță, este forța aplicată pentru a face obiectul să se rotească. Momentul forței este produsul dintre forța de rotație (calculată prin formula de mai sus) și distanța de la centru până la punctul de aplicare a acesteia (momentul pârghiei sau, mai simplu, distanța de la centrul aerului). arborele motorului, în acest caz, suprafața tamburului atașat arborelui). Calculăm momentul forței (aka rotație, alias cuplu):

Unde
M este momentul necesar al forței (cuplul) [Nm],
m - masa [kg],
g - accelerația gravitației [m/s²], la Moscova ≈ 9,8154 m/s²
r - momentul pârghiei (raza de la centru) [m]

De exemplu, dacă diametrul arborelui + tambur este de 300 mm = 0,3 m și, în consecință, momentul pârghiei = 0,15 m, atunci cuplul va fi de aproximativ 221 Nm. Cuplul este unul dintre parametrii necesari pentru selectarea unui motor cu aer. Folosind formula de mai sus, poate fi calculată pe baza cunoașterii masei și momentului pârghiei (în majoritatea covârșitoare a cazurilor, diferențele de accelerație a gravitației pot fi neglijate din cauza rarității utilizării motoarelor pneumatice în spațiu) .

Viteza rotorului unui motor cu aer poate fi calculată cunoscând viteza de translație a sarcinii și momentul pârghiei:

Unde
n - viteza de rotație necesară [min -1],
v - viteza de mișcare de translație a sarcinii [m / s],
r - momentul pârghiei (raza de la centru) [m],
π - constantă 3,14
În formulă a fost introdus un factor de corecție de 60 pentru a converti rotațiile pe secundă în rotații pe minut, care sunt mai lizibile și mai răspândite în documentația tehnică.

De exemplu, cu o viteză de translație de 1,5 m/s și cea propusă și în exemplul anterior, momentul brațului (raza) de 0,15 m, viteza necesară de rotație a arborelui va fi de aproximativ 96 rpm. Viteza de rotație este un alt parametru necesar pentru selectarea unui motor pneumatic. Folosind formula de mai sus se poate calcula, cunoscând momentul pârghiei și viteza mișcării de translație a sarcinii.

Unde
P este puterea necesară [kW] (rețineți că ),
M este momentul forței, este și cuplul [N · m],
n - viteza de rotație [min -1],
9550 - constantă (egal cu 30 / π pentru conversia vitezei de la radiani / s la rotații / min, înmulțit cu 1000 pentru a converti wați în kilowați, care sunt mai lizibile și mai frecvente în documentația tehnică)

De exemplu, dacă cuplul este de 221 Nm la o viteză de rotație de 96 min -1, atunci puterea necesară va fi de aproximativ 2,2 kW. Desigur, inversul poate fi derivat și din această formulă: pentru a calcula cuplul sau viteza de rotație a arborelui motorului cu aer.

Tipuri de transmisie (reductor).

De regulă, arborele motorului pneumatic nu este conectat direct la recipientul de rotație, ci prin intermediul transmisiei-reductor integrat în structura motorului pneumatic. Cutiile de viteze sunt de diferite tipuri, dintre care principalele sunt angrenaje planetare, elicoidale și melcate.

Reductor planetar

Cutii de viteze planetare se caracterizează prin randament ridicat, moment de inerție scăzut, capacitatea de a crea rapoarte de transmisie mari, precum și dimensiuni reduse în raport cu cuplul generat. Arborele de ieșire este întotdeauna în centrul carcasei planetare. Părțile cutiei de viteze planetare sunt lubrifiate cu unsoare, ceea ce înseamnă că un motor pneumatic cu o astfel de cutie de viteze poate fi instalat în orice poziție dorită.
+ dimensiuni mici de instalare
+ libertate în alegerea poziției de instalare
+ conexiune simplă cu flanșă
+ greutate redusă
+ arborele de ieșire este în centru
+ eficiență ridicată a muncii

Reductor elicoidal

Transmisii elicoidale sunt, de asemenea, foarte eficiente. Mai multe etape de reducere permit realizarea unor rapoarte de transmisie ridicate. Comoditatea și flexibilitatea în instalare sunt facilitate de amplasarea centrală a arborelui de ieșire și de capacitatea de a monta un motor pneumatic cu o cutie de viteze elicoidă atât pe flanșă, cât și pe cremaliere.

Cu toate acestea, astfel de cutii de viteze sunt lubrifiate prin stropire cu ulei (există un fel de „baie de ulei” în care părțile mobile ale cutiei de viteze trebuie să fie întotdeauna scufundate parțial) și, prin urmare, poziția unui motor cu aer cu o astfel de viteză trebuie să fie determinată în prealabil - luând în considerare acest lucru, se va determina și cantitatea corectă de ulei care trebuie adăugată la transmisie și poziția fitingurilor de umplere și de scurgere.
+ randament ridicat
+ instalare ușoară prin flanșă sau stâlpi
+ preț relativ mic
- necesitatea planificarii in avans a pozitiei de instalare
- mai mare decât cea a cutiilor de viteze planetare sau melcate, greutate

Unelte melcate

Unelte melcate Ele se disting printr-un design relativ simplu, bazat pe un șurub și o roată dințată, datorită căruia, cu ajutorul unei astfel de cutii de viteze, se pot obține rapoarte mari de transmisie cu dimensiuni de gabarit reduse. Cu toate acestea, eficiența unui angrenaj melcat este mult mai scăzută decât cea a unui angrenaj planetar sau elicoidal.

Arborele de ieșire este îndreptat la un unghi de 90 ° față de arborele motorului pneumatic. Instalarea unui motor pneumatic cu angrenaj melcat este posibilă atât prin flanșă, cât și pe suporturi. Cu toate acestea, ca și în cazul angrenajelor elicoidale, este oarecum complicat de faptul că angrenajele melcate, ca și angrenajele elicoidale, utilizează și lubrifiere prin stropire cu ulei - prin urmare, poziția de instalare a unor astfel de sisteme trebuie, de asemenea, cunoscută dinainte, deoarece va afecta cantitatea de ulei turnată în cutia de viteze, precum și poziția racordurilor de umplere și scurgere.
+ greutate redusă, în raport cu raportul de transmisie
+ preț relativ mic
- eficienta relativ scazuta
- este necesar sa se cunoasca in prealabil pozitia de instalare
+/- arborele de ieșire este la un unghi de 90 ° față de arborele motorului pneumatic

Metode de reglare a motorului de aer

Tabelul de mai jos prezintă cele două modalități principale de reglare a funcționării motoarelor cu aer:

Monitorizarea funcționării și a sensului de rotație

Un motor cu aer funcționează atunci când este furnizat aer comprimat și când aerul comprimat iese. Dacă este necesar să se asigure rotirea arborelui motorului pneumatic într-o singură direcție, atunci alimentarea cu aer comprimat ar trebui să fie asigurată numai la una dintre prizele pneumatice ale unității; în consecință, dacă este necesar ca arborele motorului pneumatic să se rotească în două direcții, atunci este necesar să se asigure alternarea alimentării cu aer comprimat între ambele intrări.

Alimentarea și evacuarea aerului comprimat se realizează cu ajutorul supapelor de control. Ele pot fi diferite în ceea ce privește modul de activare: cele mai comune supape sunt comandate electric (electromagnetice, sunt solenoide, a căror deschidere sau închidere se realizează prin aplicarea de tensiune la bobina de inducție, care retrage pistonul), comandată pneumatic (când semnalul de deschidere sau de închidere este dat prin alimentarea cu aer comprimat), mecanic (când deschiderea sau închiderea se face mecanic, prin apăsarea automată a unui anumit buton sau pârghie) și manual (asemănător cu mecanic, cu excepția faptului că deschiderea sau închiderea robinetului se face. direct de către o persoană).

Cel mai simplu caz îl vedem, desigur, cu motoarele pneumatice unidirecționale: pentru acestea, trebuie doar să asigurați alimentarea cu aer comprimat la una dintre orificiile de admisie. Nu este necesar să se controleze în niciun fel ieșirea aerului comprimat de la cealaltă conexiune pneumatică a motorului pneumatic. În acest caz, este suficient să instalați o supapă solenoidală cu 2/2 căi sau o altă supapă cu 2/2 căi la intrarea de aer comprimat a motorului pneumatic (reamintim că proiectarea „Supapa X/Y”înseamnă că această supapă are porturi X prin care poate fi alimentat sau îndepărtat mediul de lucru și poziții Y în care poate fi amplasată partea de lucru a supapei). Figura din dreapta arată însă utilizarea unei supape cu 3/2 căi (din nou, în cazul motoarelor pneumatice cu o singură cale, nu contează ce supapă este utilizată - 2/2 căi sau 3/ 2 sensuri). În general, în figura din dreapta, în ordine, de la stânga la dreapta, sunt prezentate schematic următoarele dispozitive: supapă de închidere, filtru de aer comprimat, regulator de presiune, supapă 3/2 căi, regulator de debit, motor pneumatic.

În cazul motoarelor cu două fețe, sarcina este puțin mai complicată. Prima opțiune este să utilizați o singură supapă cu 5/3 căi - o astfel de supapă va avea 3 poziții (oprire, înainte, înapoi) și 5 porturi (unul pentru intrarea aerului comprimat, unul pentru alimentarea cu aer comprimat la fiecare dintre două conexiuni pneumatice ale motorului de aer și încă una pentru evacuarea aerului comprimat din fiecare dintre aceleași două conexiuni). Desigur, o astfel de supapă va avea cel puțin două actuatoare - în cazul, de exemplu, cu o supapă solenoidală, acestea vor fi 2 bobine de inducție. Figura din dreapta arata in secventa, de la stanga la dreapta: supapa 5/3 cai, regulator de debit cu supapa de retinere integrata (pentru ca aerul comprimat sa poata iesi), motor de aer, un alt regulator de debit cu supapa de retinere.

O modalitate alternativă de a controla un motor de aer cu 2 căi este utilizarea a două supape separate cu 3/2 căi. În principiu, o astfel de schemă nu diferă de varianta cu o supapă cu 5/3 căi descrisă în paragraful anterior. Figura din dreapta arată, în succesiune, de la stânga la dreapta, o supapă cu 3/2 căi, un regulator de debit cu o supapă de reținere integrată, un motor de aer, un alt regulator de debit cu o supapă de reținere integrată și un alt 3/2 - supapa de cale.

Zgomot înăbușit

Zgomotul generat de motorul cu aer în timpul funcționării constă în zgomotul mecanic de la piesele în mișcare și din zgomotul generat de pulsația aerului comprimat care iese din motor. Influența zgomotului de la motorul pneumatic poate afecta destul de vizibil zgomotul general de fond la locul de instalare - dacă, de exemplu, permiteți aerului comprimat să iasă liber din motorul pneumatic în atmosferă, atunci nivelul presiunii acustice poate atinge, în funcție de unitatea specifică, până la 100-110 dB (A ) și chiar mai mult.

În primul rând, ar trebui să încercați, dacă este posibil, să evitați crearea efectului de rezonanță mecanică a sunetului. Dar chiar și în cele mai bune condiții, zgomotul poate fi totuși foarte vizibil și inconfortabil. Pentru a elimina zgomotul, trebuie folosite filtre-tobare - dispozitive simple special concepute în acest scop și care disipează un curent de aer comprimat în carcasa lor și materialul de filtrare.

În funcție de materialul de construcție, amortizoarele se împart în cele din bronz sinterizat (adică pulverizat, apoi turnat/sinterizat la presiune și temperatură ridicată) bronz, cupru sau oțel inoxidabil, materiale plastice sinterizate, precum și din sârmă țesă închisă. într-o carcasă cu plasă de oțel sau aluminiu și realizată pe baza altor materiale filtrante. Primele două tipuri sunt de obicei mici atât ca lățime de bandă, cât și ca dimensiune și sunt ieftine. Astfel de amortizoare sunt de obicei instalate pe sau lângă motorul de aer în sine. Exemple dintre acestea sunt, printre altele,.

Amortizoarele din plasă de sârmă pot avea o capacitate de debit foarte mare (chiar ordine de mărime mai mare decât necesarul de aer comprimat al celui mai mare motor pneumatic), diametre mari de legătură (din oferta noastră, până la un fir de 2 "). regula, sunt contaminate mult mai lent, pot fi regenerate eficient si repetat - dar, din pacate, sunt de obicei mult mai scumpe decat cele din bronz sinterizat sau plastic.

Când vine vorba de amplasarea amortizoarelor, există două opțiuni principale. Cel mai simplu mod este să înșurubați toba de eșapament direct pe motorul de aer (dacă este necesar, printr-un adaptor). Cu toate acestea, în primul rând, aerul comprimat de la ieșirea motorului pneumatic este de obicei supus unor pulsații destul de puternice, care reduc atât eficiența tobei de eșapament, cât și, potențial, durata de viață a acesteia. În al doilea rând, toba de eșapament nu îndepărtează deloc zgomotul, ci doar îl reduce - iar atunci când toba de eșapament este plasată pe unitate, zgomotul va fi, cel mai probabil, destul de mult. Prin urmare, dacă este posibil și dacă se dorește, pentru a reduce nivelul presiunii acustice cât mai mult posibil, trebuie luate, selectiv sau în combinație, următoarele măsuri: 1) instalați un fel de cameră de expansiune între motorul pneumatic și toba de eșapament, care să reducă pulsația aerului comprimat, 2) conectați toba de eșapament printr-un furtun flexibil moale care servește același scop și 3) mutați toba de eșapament într-un loc în care zgomotul nu va deranja pe nimeni.

De asemenea, trebuie amintit că capacitatea de debit inițial insuficientă a tobei de eșapament (datorită unei erori de selecție) sau blocarea sa (parțială) de la contaminare în timpul funcționării poate duce la o rezistență semnificativă furnizată de toba de eșapament la fluxul de aer comprimat de ieșire - care, la rândul său, duce la o scădere a puterii motorului pneumatic. Alegeți (inclusiv consultarea cu noi) o tobă de eșapament de capacitate suficientă și apoi, în timpul funcționării acesteia, monitorizați starea acesteia!

Dezvoltat de compania franceză Motor Development International (MDI), AIRPod este alimentat cu aer comprimat. Deși este produsă din 2009, multă vreme a stârnit doar un zâmbet condescendent din partea tuturor (cu excepția fanilor de mediu). Într-adevăr, inițial a putut fi funcționat doar în climă caldă: motorul cu elice cu aer dezvoltat la începutul anilor 1990 nu a pornit la temperaturi scăzute. Și deși astăzi a fost deja dezvoltat un sistem de încălzire cu aer comprimat, extinzând geografia aplicației AIRPod, acesta poate fi achiziționat doar în Hawaii (SUA).

Spectacol in strada

În primăvara anului 2015, compania independentă ZPM (Zero Pollution Motor - „Zero Pollution Motor”) a organizat un road-show public în timpul prime time al canalului de televiziune american ABC - o prezentare menită să atragă investitori (tradus literal în rusă ca "spectacol in strada"). ZPM a cumpărat de la francezi dreptul de a produce și vinde noul model AIRPod - până acum doar în Hawaii, selectat drept „piață de lansare”.

Proiectul unei fabrici pentru producția de mașini ecologice a fost prezentat de doi acționari ZPM - celebrul cântăreț american Pat Boone (cariera sa a atins apogeul în anii 1950) și producătorul de film Eitan Tucker ("Shrek", "Șapte ani în Tibet", etc.). Le-au oferit potențialilor investitori (așa-numiții „business angels”) 50% din acțiunile ZPM pentru 5 milioane de dolari.

Investitorii nu s-au grăbit să plătească. În același timp, Robert Herjavets, care era considerat cel mai promițător dintre ei, proprietarul și fondatorul companiei canadiane de IT Herjavec Group, a spus că este interesat de vânzările de AIRPod nu într-un anumit stat, ci în întreaga SUA. Deci, în prezent, conducerea ZPM negociază cu francezii extinderea teritoriului de vânzare.

Ecologia consumului.Motor: Compania indiană Tata, cunoscută în întreaga lume pentru producția de vehicule ieftine, a lansat prima mașină de producție din lume cu motor cu aer comprimat.

Compania indiană Tata, cunoscută în întreaga lume pentru producția de vehicule ieftine, a lansat prima mașină de producție din lume cu un motor care funcționează cu aer comprimat.

Tata OneCAT cântărește 350 kg și poate parcurge 130 km cu o singură sursă de aer comprimat până la 300 de atmosfere, accelerând în același timp până la 100 km pe oră.

După cum observă dezvoltatorii, este posibil să se ajungă la astfel de indicatori numai cu rezervoarele umplute maxim, o scădere a densității aerului în care va duce la o scădere a vitezei maxime.

Pentru a umple cei patru cilindri din fibra de carbon situati sub fundul masinii, 2 lungi si un sfert de metru in diametru, fiecare necesita 400 de litri de aer comprimat la o presiune de 300 bar. Mai mult, puteți alimenta Tata OneCAT atât la stația de compresor (va dura 3-4 minute), cât și de la o priză de uz casnic. În acest din urmă caz, „pomparea” cu ajutorul mini-compresorului încorporat în mașină va dura trei până la patru ore.

Apropo, atunci când sunt deteriorate, cilindrii din fibră de carbon nu explodează, ci doar crăpă, eliberând aer.

Spre deosebire de vehiculele electrice, cu baterii care au probleme cu eliminarea și eficiența scăzută a ciclului de încărcare-descărcare (de la 50% la 70% în funcție de nivelul de încărcare și curenții de descărcare), o mașină cu aer comprimat este destul de profitabilă din punct de vedere economic și ecologic.

„Combustibilul aerian” este relativ ieftin, dacă este convertit în echivalentul benzinei, se dovedește că mașina consumă aproximativ un litru la 100 de kilometri.

Vehiculele aeriene de obicei nu au transmisie, deoarece motorul pneumatic oferă imediat cuplu maxim - chiar și atunci când staționează. În plus, motorul cu aer practic nu are nevoie de întreținere: kilometrajul standard între două inspecții tehnice este de 100 de mii de km, iar uleiurile - un litru de ulei este suficient pentru 50 de mii de km de rulare (pentru o mașină normală, aproximativ 30 de litri de ulei ar fi nevoie).

Tata OneCAT are un motor cu patru cilindri de 700 cmc și cântărește doar 35 kg. Funcționează pe principiul amestecării aerului comprimat cu aerul exterior, atmosferic. Această unitate de putere seamănă cu un motor convențional cu ardere internă, dar cilindrii săi au diametre diferite - doi mici, conducători și doi mari, funcționali. Când motorul funcționează, aerul exterior este aspirat în cilindri mici, comprimat acolo de pistoane și încălzit, apoi împins în doi cilindri de lucru, unde este amestecat cu aer comprimat rece care vine din rezervor. Ca urmare, amestecul de aer se extinde și antrenează pistoanele de lucru, care, la rândul lor, pornesc arborele cotit al motorului.

Deoarece nu are loc ardere într-un astfel de motor, la ieșire se obține doar aer curat de evacuare.

Calculând eficiența energetică totală în lanțul „rafinărie de petrol - mașină” pentru trei tipuri de acționare - benzină, electrică și aer, dezvoltatorii au descoperit că eficiența propulsiei pneumatice este de 20%, ceea ce este de peste două ori mai mare decât eficiența. a unui motor standard pe benzină și o dată și jumătate - Eficiența acționării electrice. În plus, aerul comprimat poate fi stocat pentru utilizare ulterioară folosind surse de energie regenerabilă instabile, cum ar fi turbinele eoliene - atunci puteți obține o eficiență și mai mare.

După cum observă dezvoltatorii, atunci când temperatura scade la -20C, rezerva de energie a acționării pneumatice scade cu 10% fără alte efecte dăunătoare asupra funcționării acesteia, în timp ce rezerva de energie a bateriilor electrice scade de aproximativ 2 ori.

În plus, aerul petrecut în motorul de aer are o temperatură scăzută și poate fi folosit pentru a răci interiorul vehiculului în zilele caniculare. Proprietarul Tata OneCAT va trebui să cheltuiască energie doar pentru încălzirea mașinii în timpul sezonului rece.

Designul simplu al Tata OneCAT a fost conceput în primul rând pentru utilizarea în taxiuri. publicat de