книги из ГПНТБ / Гулиа Н.В. Инерционные аккумуляторы энергии
.pdf
|
|
|
|
|
Т а б л и ц а 1 |
|
Номер |
работа |
Скорость |
движения гиробуса при |
количестве |
||
ющего |
двига |
|
включенных полюсов |
|
|
|
теля |
9 |
4 |
|
8 |
|
|
|
|
|
|
|||
9 |
|
50 км/час |
25 |
км/час |
|
|
|
40 ^км/час |
|
|
10 |
км/час |
|
3 |
|
32 км/час |
16 |
км/час |
|
|
ж е путем изменения схемы |
включення |
обмоток |
статора |
(тре |
||
угольник, звезда, |
двойная |
з в е з д а ) . В |
процессе |
пуска и |
экс |
плуатации всегда работает только один из трех тяговых дви гателей.
Д л я уменьшения скорости и остановки гиробуса приме няется рекуперативное торможение, позволяющее увеличить интервал между з а р я д к а м и и значительно уменьшить износ тормозов. Рекуперативное торможение осуществляется левой
ножной педалью, механическое торможение — отдельной |
нож |
|||||
ной педалью. |
|
4 |
|
|
|
|
Д л я освещения и питания приборов управления |
и |
•сигна |
||||
лизации используется аккумуляторная батарея с |
напряже |
|||||
нием 12 в. Она |
з а р я ж а е т с я |
либо во время езды |
генератором, |
|||
приводимым во |
вращение |
ременной |
передачей |
от |
тягового |
|
двигателя, либо |
на зарядной станции |
при помощи' |
выпрями |
телей. С ж а т ы й воздух для тормозной системы подается в баллоны компрессором, действующим от электродвигателя во время стоянки электрогйробуса у питающей станции. Пере
дача вращения от |
двигателей |
тягового агрегата |
на ведущие |
оси произіводитея карданным |
валом. |
|
|
Пункт питания |
гиробуса |
представляет собой |
полую мач |
ту с консолью. Внутри мачты смонтированы дроссели, элект
ромагнитный |
выключатель и выпрямитель д л я зарядки акку |
|
муляторной |
батареи собственных нужд электрогпробуса. На |
|
консоли'зарядной мачты расположены три питающих |
контак |
|
та. Когда гиробус подходит к пункту питания для |
зарядки, |
|
его подвижные токоприемники при помощи пневматического |
устройства поднимаются для соприкосновения с питающими контактами мачты. Одновременно выдвигаются два вспомо
гательных |
контакта, которые заземляют |
электрооборудование |
гиробуса |
ц 'приводят з действие основной |
электромагнитный |
выключатель питания. |
|
Стоимость каждого пункта зарядки |
д а ж е |
при |
наличии по |
|||||
нижающего трансформатора |
составляет |
всего |
20% |
стоимости |
||||
1 км |
воздушной |
контактной |
. сети |
троллейбуса. |
|
Указанное |
||
обстоятельство, а т а к ж е незначительность затрат при |
эксплуа |
|||||||
тации |
,н ремонте |
г про бус а являются |
основными |
преимущест |
||||
вами |
этого >вида транспорта, |
несмотря на то 'что |
первоначаль |
ные |
затраты |
н<а іпостройку троллейбуса таких |
ж е |
размеров |
|
меньше. Суммарный |
к. п. д. ги.ро'буса составляет |
50%'. |
|||
|
Кривые |
разгона |
шолностыо груженого тиробуса 'показа |
||
ны |
на рис. 38. Было |
установлено, что при четырех |
10-секунд- |
|
|
J і |
1б |
15 |
ей І.5 |
id |
55 |
но <о |
|
||
|
|
|
|
|
5эе.~1Я |
сес |
|
|
|
||
|
О |
305 |
б/о |
9 / 5 |
-гг.а |
>5£5 |
|
>взе |
г а s |
г-».о |
г"чз |
|
|
|
|
|
Расстояние |
|
м |
|
|
|
|
|
|
Рис. 38. Кривые разгона груженого гиробуса. |
|
||||||||
ных |
остановках |
за |
пробег, |
равный |
1,6 |
км, |
средняя |
скорость |
|||
гиробуса |
составляет, 22,5 |
|
км/час. |
|
|
|
|
|
|||
|
Техническая |
скорость |
электрогиробуса |
на 10% |
меньше, |
||||||
чем |
у троллейбуса. Это |
вызвано |
главным |
образом |
дополни |
тельными затратами времени на подзарядку маховичного аг
регата. |
При средней |
скорости |
электрогиробуса |
22,5 км/час |
||
время, |
затрачиваемое |
на |
зарядку маховичного |
агрегата, |
со |
|
ставляет около 6,5 сек |
на |
1 км пути. На протяжении 8 км |
без |
|||
остановок и подъемов |
скорость |
вращения маховика снижает |
||||
ся с 2950 до 1800 об/мин. |
Однако в реальных условиях |
дви- |
ж е н ия |
о т д а в а е м а я |
маховиком энергия |
(5,5 квт>ч) |
при |
ука |
|
занном |
снижении |
числа |
оборотов обеспечивает |
пробег |
в |
|
2,5 км. |
Таким образом, |
максимально |
допустимый |
интервал |
между зарядными станциями определяется допустимой вели
чиной потери накопленной энергии, т. е. снижением скорости |
|
вращения |
маховика и, значит, уменьшением максимальной |
скорости |
гнробуса. |
Влияние степени нагружениости, скорости гиробуса и рас стояний между остановками на величину пробега между пунк тами зарядки иллюстрируется кривыми, представленными на рис. 39. Эти кривые построены дл я случая, при котором ис-
I
915
|
|
|
Рис. |
39. |
Влияние |
|
|
|
степени |
загруженности, |
|
|
|
|
скорости |
движения и |
|
|
|
|
расстояния между оста |
||
|
|
|
новками |
на |
величину |
ї 505 |
|
|
пробега гиробуса. |
||
|
|
|
|
|
|
О |
100 |
200 |
300 |
|
|
Пути npoxagjnb/L. 'за одну |
зарядку,'/, |
|
|
||
пользуется |
75% натопленной |
энергии маховика, |
а |
снижение |
скорости вращения маховика достигает половины его макси
мальней скорости, т. е. 1475—1500 |
об/мин^,- |
|
||||
Прпведенные кривые, |
а т а к ж е |
тяговые |
характеристики |
|||
гиробуса |
показывают, что наиболее |
целесообразной является |
||||
эксплуатация этого вида транспорта |
на дорогах с ровным про |
|||||
филем,, |
незначительным |
движением |
и |
лр.и |
относитель |
|
но редких остановках. Вес гиробуса |
должен |
быть |
максималь |
|||
но уменьшен. Подстанции |
дл я зарядки |
рекомендуется распо |
лагать через 1,2—2 км, что позволяет в течение 40 сек вос станавливать запас энергии дл я последующего движения . Например, в Ивердоне (Швейцария) протяженность маршру -
та равна 4,5 км. Подстанции находятся на конечных останов ках и одна, промежуточная, на линии. Остановки в среднем расположены через 400 м, а расход энергии составляет 2,2 квТ'Ч на 1 км пути.
|
Наибольшей экономичности гиробусов удалось |
добиться |
||||
в бывш. г. Леопольдвиле |
(Киншаса — Конго), где расход |
|||||
энергии |
составил всего 1,5 кет-ч/км. |
Это достигнуто |
благода |
|||
ря увеличению расстояния |
между |
остановками до |
1 км |
при |
||
среднем |
расстоянии между |
зарядными станциями около 2 |
км |
|||
[68, |
79, |
109—123]. |
|
|
|
|
Недавно отделением фирмы Л о к х и д создана аккумуля торная установка, предназначенная для использования на гиротроллейбусах в г. Сан - Франциско . Установка содержит ма ховик весом 314 кг с вертикальной осью вращения, выполнен ный из термообработанной стали и имеющий гиперболический профиль. Маховик в р а щ а е т с я в герметически закрытом кор пусе, откуда насосом откачивается воздух. На оси маховика установлен электромотор-генератор. Установка, и м е ю щ а я диаметр 1140 мм и -высоту 570 мм, раамещается под полом гиротроллейбуса (рис. 40, 41). При питании гпротроллейбуса
Рис. 40. Гиротроллеі'ібус фирмы Локхид: 1 — мотор-ге
нератор с махозиком, 2 — вакуум-насос, 3 — приборы управ ления.
от основной |
электросети |
маховик |
разгоняется до скорости |
|||
20 000 об/мин. |
Кинетическая энергия, |
запасенная |
маховиком, |
|||
достаточна |
для |
движения |
машины |
с |
опущенными |
штангами |
Рис. 41. Силовой агрегат гиротроллейбуса: / — маховик, 2 —
герметичный |
корпус, 3 — |
возбудитель, |
4 — асин |
хронный |
генератор, |
200 кет, 5 — точка под веса.
на расстояние 9,6 км. К концу этого пробега скорость вра щения маховика составляет примерно 10 000 об/мин. Считает ся, что эта установка будет более рентабельной, чем приме нявшаяся в Швейцарии фирмы Эрликон, поскольку подзаряд ка аккумулятора может производиться на . ходу, а в самой установке уменьшены потери мощности. В б л и ж а й ш и е годы предполагается выпустить еще несколько гнротроллейбусов с опытными инерционными аккумуляторами .
§ 12. Гиролокомотивы |
|
|
|
|
|
|
|||
Помимо |
гиробусов, |
агрегат |
Электрогнро |
|
находит |
||||
применение на |
маневровых |
гиролокомотивах. |
Маневровый |
||||||
гиролокомотив, |
построенный |
фирмой |
Сентинель |
(Англия) |
|||||
совместно с фирмой Эрликон питается энергией |
от |
двух |
|||||||
Электрогнро. Принцип |
работы |
этого гиролокомотива |
аналоги |
||||||
чен принципу работы |
гиробуса, |
однако |
есть и |
некоторые от |
|||||
личия, обусловленные |
спецификой эксплуатации, железнодо |
||||||||
р о ж н ы м - х о д о м , |
большим весом, |
малыми скоростями |
движе |
||||||
ния. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Основные характеристики |
гиролокомотива: |
|
|
|
|||||
колея — 1410 |
мм, |
|
|
|
|
|
|
||
колесная |
формула — 0—4—0, |
|
|
|
|||||
диаметр |
к о л е с — 1,08 |
м, |
|
м, |
|
|
|||
полная длина локомотива — около 7 |
|
|
м а к с и м а л ь н ая |
ш и р и н а — о к о л о |
2,5 |
м, |
|||
вес в рабочем состоянии — 34 т, |
км/час, |
|||||
м а к с и м а л ь н а я |
скорость — около |
24 |
||||
частота |
тока, |
питающего |
Электрогпро,— 50 гц, |
|||
частота |
тока, |
|
в ы р а б а т ы в а е м а я |
Электрогпро,— 49— |
||
50 гц, |
1 |
|
|
|
|
|
диаметр |
м а х о в и к а — 1622 |
мм, |
|
|
||
вес каждого |
м а х о в и к а — 1,56 т, |
|
|
|||
вес каждого |
Электрогпро — 2,96 |
т, |
|
максимальная скорость вращения маховика Элект
рогпро — 3000 |
обімни, |
|
|
|
|
|
||
максимальный |
запас энергии |
в к а ж д о м |
Электрогп |
|||||
ро — 9 |
квТ'Ч, |
|
|
|
|
|
|
|
среда вращения |
маховика |
Электрогпро — водород |
||||||
при давлении |
0,7 |
ата, |
|
|
|
|
|
|
внешнее |
охлаждение Эл'ектрогиро — водяное, " |
|||||||
число тяговых моторов — 2, |
|
|
|
|
||||
тип моторов — трехфазные, короткозамкнутые, " |
||||||||
число полюсов — 4, 6, 8, |
12, |
|
|
|
|
|||
рабочая |
мощность — 25 |
кет |
при 550 |
в и 50 гц, |
||||
передаточное |
отношение |
от |
мотора |
к |
колесам — |
|||
14,7, |
|
|
|
|
|
|
|
|
о х л а ж д е н и е ротора — воздушное, охлаждение статора — водяное.
Принципиально управление гиролокомотнвом не отлича ется от управления гиробусом. Количество н размещение зарядных станций для локомотивов этого типа зависит от
условий |
их эксплуатации. |
Гнролокомотпвы, использующие инерционные аккумуля |
|
торы с |
электрической трансмиссией, не являются взрывобе- |
зопасными. Д л я обеспечения гарантированной безопасности работы в рудниках со взрывоопасной концентрацией газа или
пыли в качестве приводов инерционного аккумулятора |
д о л ж |
ны применяться лишь те, которые не способны вызвать |
искру |
или пламя в процессе работы. Такими приводами могут быть механический, гидравлический (статический и динамический) и пневматический.
§ 13. Взрывобезопасный транспорт
Как отмечено выше, применение инерционных акку муляторов на взрывобезопасных агрегатах характеризуется
прео б л а д а н и ем механических (а т а к ж е гидро- и пневмомеха нических) трансмиссий над электрическими. В настоящее вре мя Д р у ж к о в с к и м машиностроительным заводом серийно вы пускаются шахтные локомотнвы-гировозы типа Г Р с механи
ческой передачей. Кинематическая его схема |
с главной меха |
|
нической трансмиссией представлена на рис. |
42. |
|
І |
*_ |
|
|
U |
|
і
П І П
•
Рис. 42. Кинематическая схема гиролокомотнва с механической трансмиссией: / — маховик, 2 — скат, 3 — пневмодвигатель разгона.
Д в и ж е н и е гировоза |
на различных р е ж и м а х |
работы |
осу |
|
ществляется следующим |
образом . П р и з а р я д к е |
инерционного |
||
аккумулятора включается пневмодвигатель, и |
вращение |
пе |
||
редается через соединительный вал редуктору |
зарядки . |
П р и |
||
работе локомотива передача вращения от маховика |
к коле |
|||
сам производится через |
включенные конусную |
и |
зубчатую |
муфты, коиическо-цплиндрнческне зубчатые передачи и фрик
цион, состоящий из двух многодисковых муфт |
сцепления. |
||||
Включением фрикционной |
муфты |
осуществляется |
плавный |
||
пуск гировоза и движение его на обеих скоростях |
'(/первой |
и |
|||
второй). М у ф т ы включаются рукояткой |
скорости, |
связанной |
|||
с н а ж и м н ы м диском, перемещающимся |
по шлицам между |
||||
муфтами . Включение левой |
муфты |
соответствует' |
работе |
на |
первой скорости; включение правой фрикционной муфты со ответствует второй скорости. Реверсирование гировоза про изводится переключением рукоятки реверса з-убчатой полу муфты, расположенной на шлицах вала реверса м е ж д у кони ческими шестернями. О б щ е е передаточное число редуктора на первой скорости 21,9; на второй — 13,55.
М а х о в и к |
гировоза (рис. (43) |
представляет |
собой |
массив |
||
ный диск |
с ободом |
диаметром 940 мм и весом |
1650 |
кг, изго |
||
товленный |
из |
стали |
40Х. После |
окончательной |
механической |
і
Рис. 43. Маховик гировоза в корпусе: 1 — вал, 2 — крышка, 3 — корпус, 4 — стакан верх ний, 5 — стакан нижний, 6 к 7 — пробки.
о б р а б о т ки его подвергают статической балансировке . В отба лансированный маховик запрессовывается вал /, изготовлен
ный чгз стали 4-ОХН. Маховик |
подвешивается |
<в «рьгшке |
2, |
|
опирающейся в верхний торец |
корпуса 3, при |
помощи |
вала |
/ |
и двух шарикоподшипников, заключенных в стакан 4. |
Верх |
|||
ний подшипник воспринимает |
радиальную и осевую |
нагруз |
ки, ограничивая перемещение вала маховика от толчков вверх. Нижний подшипник воспринимает только осевую нагрузку от веса маховика. Оба подшипника соединены с валом по напря женной посадке и прижимаются к уступу в а л а верхней несу щей гайкой через шайбу. Гайка удерживается от самоотвин чивания стопорным винтом, з а х о д я щ и м в паз вала . М е ж д у внутренними обоймами подшипников установлена прокладка из декапированной стали, п р е д о х р а н я ю щ а я верхний подшип ник от пережатия .
Н и ж н я я часть вала маховика поддерживается ролико подшипником, установленным в стакане 5. Нижний подшип ник воспринимает только радиальную нагрузку. Д л я - предот вращения выпадания наружной обоймы подшипника она сто порится кольцом. Нижний істакан 5 стопорится в корпусе бол тами и стопорным кольцом. Чтоб смазка не попадала в ка
меру вращения, в верхнем и нижнем стаканах |
предусмотре |
||||
ны уплотнения. |
|
|
|
|
|
Корпус и крышка маховика изготовляются литыми |
из |
||||
стали 35 Л . Д л я уменьшения вентиляционных |
потерь |
конфи |
|||
гурация корпуса и крышки соответствует конфигурации |
ма |
||||
ховика. М е ж д у ними |
соблюден необходимый зазор — 10 |
мм, |
|||
он контролируется через отверстия |
6 и 7 ;в корпусе и к р ы ш к е |
||||
маховика. |
|
|
|
|
|
Д л я подключения |
маховика к |
редуктору во |
время |
з а р я д |
|
ки и д в и ж е н и я локомотива, а т а к ж е отключения |
его от |
редук |
|||
тора на стоянках с целью уменьшения потерь энергии |
|
пре |
|||
дусмотрена конусная |
муфта. Она |
может включаться |
только |
при выключенных фрикционных муфтах и нейтральном поло жении муфты реверса.
Взрывобезопасные гировозы |
с механической трансмисси |
|||
ей имеют ряд недостатков, основным из которых |
является |
|||
ступенчатый |
привод от |
маховика |
к колесам . П р и этом любое |
|
вынужденное |
изменение |
р е ж и м а |
движения гировоза |
связано |
с пробуксовками фрикционных |
муфт и, следовательно, до |
полнительными потерями энергии.
Пневматический двигатель, служащий для зарядки инер
ционного |
аккумулятора (разгона |
м а х о в и к а ) , имеет |
очень |
НИЗ |
|||
КИЙ |
к. п. д., порядка |
0,15—0,2. Это значительно ниже, чем |
при |
||||
разгоне |
маховика |
специальным |
асинхронным |
электродвига |
|||
телем Электрогиро, к . п . д . которого при полной |
зарядке |
ра |
|||||
вен |
0,39, |
а при частичной подзарядке повышается до 0,7. |
Кро |
||||
ме |
того, |
необходимо учитывать, |
что инерционный |
аккумуля |
тор является (кратковременно) источником почти неограни ченной мощности, и поэтому в трансмиссии необходимо иметь надежное предохранительное звено. По этим причинам для привода гировозов были применены гидравлические (стати ческая и динамическая! трансмиссии.
Д л я изучения возможности применения гидропривода на гировозах изготовлен опытный образец гировоза с гидропри
водом |
ГРГ . З а р я д к а (разгон маховика) |
производится |
при |
по |
мощи |
пневмодвпгателя с механическим |
редуктором. |
П |
о с л е |
зарядки кинетическая энергия маховика передается через ре
дуктор на вал гидронасоса, который преобразует ее в |
энер |
гию статического напора рабочей жидкости. Редуктор, |
при |
крепленный к нижней части корпуса маховика, соединяет ма
ховик с пневмодвпгателем во |
время зарядки |
и |
с гидронасо |
||
сом в рабочем режиме. Поршневой гидронасос |
аксиального |
||||
типа допускает реверсирование потока рабочей |
ЖИДКОСТИ |
И |
|||
имеет следующие параметры: число оборотов — 1450 |
об/мин; |
||||
производительность 360 л/мин; |
давление — 50 |
ати. Он |
соеди |
||
нен гибкими шлангами высокого давления с |
высокомомент- |
||||
пым гидродвигателем типа ГМТ. Гидродвигатсль |
расположен |
||||
на одной из ходовых осей гировоза. Обе осп |
соединены |
ц е п |
ной передачей и, таким образом, являются ведущими. В ка
честве |
рабочей жидкости используется |
масло индустриальное |
|
20, или |
индустриальное 30. |
|
|
Пуск машины, |
изменение скорости |
движения, торможение |
|
и реверсирование |
производятся из кабины машиниста штур |
валом, соединенным червячной передачей непосредственно с
регулировочной шайбой |
гидронасоса. |
Д л я отключения |
пре |
дусмотрена коническая |
фрикционная |
муфта. Аварийное |
и |
противоугонное торможение осуществляется ручным колодоч ным тормозом.
Сравнительные данные гировозов с механической транс миссией (ГР-4) и с гидроприводом ( Г Р Г ) следующие: