Товарознавство. Промислове обладнання, прилади, інструменти. Навчальний посібник

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ ОДЕСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ЕКОНОМІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

О.Ф. Оснач

Товарознавство Промислове обладнання, прилади, інструменти

Рекомендовано Міністерством освіти і науки України як навчальний посібник для студентів вищих навчальних закладів

Киів – 2007

УДК 620.2(075.8) ББК 30.609я73 О75 Гриф надано Міністерством освіти і науки України (лист №14/18.2–772 від 14.04.2004 р.) Рецензенти: Бутенко А.І. – доктор економічних наук, професор; Гречановська І.Г. – доктор економічних наук, професор. Оснач О.Ф. О75 Товарознавство. Промислове обладнання, прилади, інструменти. Навчальний посібник. – К.: Центр учбової літера тури, 2007. – 304 с. ISBN 9663644087 У навчальному посібнику розкривається класифікація, при значення, основні характеристики, маркірування, умови транс портування та зберігання основних видів промислового облад нання, інструменту, підшипників кочення та засобів промислової автоматики. Рекомендовано для студентів і викладачів економічних спеціальностей ВНЗів та практичних фахівців.

ISBN 9663644087

© Оснач О.Ф., 2007 © Центр учбової літератури, 2007

ПЕРЕДМОВА Посібник “Товарознавство” написаний відповідно до .Дер жавного стандарту вивчення дисципліни “Товарознавство” для студентів спеціальності “Маркетинг” і є логічним продовжен ням першої частини цього курсу. Мета даної дисципліни – надання майбутнім маркетологам професійних знань про товари виробничотехнічного призна чення та напрямки їх використання для вирішення практичних завдань у сфері маркетингової діяльності на виробництві та у сфері обігу. Навчальний посібник складається із семи розділів, у яких послідовно розкривається класифікація, призначення, основні характеристики, маркірування, умови транспортування та збе рігання електронних комплектних виробів та електричних ма шин, енергетичного, технологічного та зварювального обладнан ня, інструменту та підшипників, засобів промислової автоматики та вимірювальних приладів. Ці товари є об’єктами продажу на внутрішньому та міжнародному ринках, що вима гає знань про їх номенклатуру та властивості. Опис цих товарів дається в різних виданнях спеціального призначення. Навчальний посібник є результатом обробки, аналізу та узагальнення даних, їх систематизації і адаптації до вимог вивчення курсу “Товарознавство” для студентів еконо мічних спеціальностей, а також може бути корисним для прак тичних фахівців, які займаються виробництвом, закупівлею та продажем вказаних товарів. Матеріал посібника викладений в доступній формі для сприймання людей, які не мають спеціаль ної технічної освіти. В підготовці розділів 1, 2 приймала участь І.О.Жарська.

3

Розділ 1 ЕЛЕКТРОННІ КОМПЛЕКТНІ ВИРОБИ 1.1. Загальні відомості про електронні комплектні вироби Рівень розвитку електронної та електротехнічної промисло вості значно впливає на науковотехнічний та культурний про грес будьякої держави. Автоматизація виробничих і технолог ічних процесів проводиться на базі широкого використання електронних, напівпровідникових та іонних приладів, що при значені для регулювання, контролю і управління цими проце сами. Швидкий розвиток електронної обчислювальної техніки дозволяє вдосконалювати роботу систем автоматичного управ ління і вирішувати економічні завдання. Електронні комплектні вироби включають деталі, прилади та пристрої (класифікація електронних комплектних виробів наведена на рис. 1.1.). Їх широко застосовують у пристроях провідного та радіозв’язку, телебачення, вимірювальної та об числювальної техніки, радіолокації, у системах автоматики та інших галузях народного господарства. До радіодеталей відносяться резистори і конденсатори. Основною їхньою властивістю є те, що вони не перетворю ють електричні сигнали у пристроях, а тільки приймають участь у перерозподілі електричної енергії, що проходить крізь них. Конденсатори накопичують електричну енергію, а резистори перетворюють електричну енергію в теплову. До електронних приладів відносяться: електровакуумні, іонні, напівпровідникові. Ці прилади перетворюють сигнали, що проходять крізь них (посилення, випрямлення). Електровакуумними називають прилади, електричний струм в яких обумовлений рухом заряджених часток у вакуумі або у газовому середовищі. За принципом дії і фізичними яви щами, які відбуваються у приладах, їх підрозділяють на елект 4

Розділ 1. Едектронні комплексні вироби

ронні високовакуумні та іонні з низьким рівнем вакууму. До напівпровідникових відносять прилади, дія яких заснована на явищі електропровідності в напівпровідниках. Електронні пристрої – це мікроелектронні вироби, які ви конують функції перетворення та обробки сигналів і мають по стійний або програмований алгоритм перетворення (підсилю вачі, генератори сигналів, контролери, пристрої пам’яті).     

 



 

  



 

 



 

 

     

 

  

Рис.1.1. Класифікація електронних комплектних виробів.

1.2. Резистори 1.2.1. Класифікація та позначення резисторів Резистор – це виріб, який включається до електричної схе ми пристроїв для створення (регулювання) необхідних пара метрів окремих вузлів електричного ланцюгу (розмір струму, потенціал), що визначається його властивостями (резистор представляє собою провідник, виготовлений із спеціального матеріалу з електричним опором, який може досягати великих розмірів). Принцип дії резистора заснований на використанні закону Ома: розмір струму на ділянці ланцюгу прямо пропорц ійний напрузі та обернено пропорційний опору. U=ІR де: U – напруга, В І – струм, А R – опір, Ом 5

«Товарознавство»

Наприклад, змоделюємо електричну схему, яка складається із джерела живлення (акумулятора), лампи накалювання і ре зистора (рис.1.2.).

R

Рис. 1.2. Включення лампи накалювання до електричного ланцюгу.

У даному ланцюзі резистор використовується для регулю вання яскравості лампи за рахунок регулювання сили струму. Резистори класифікуються за такими ознаками: 1. На постійні (опір фіксований), змінні (опір може зміню ватися в будьякий час багатократно). 2. Залежно від призначення, резистори підрозділяються на загального призначення (діапазон опору від 10 Ом до 10 мОм, потужність розсіювання 0,065... 100 Вт, допустимі відхилення опору від номінального значення від ± 1 до ± 20%); прецизійні ( що мають високу стабільність параметрів та значну точність від ±0,0005 до 0,5%); високочастотні (мають малу власну індук тивність та ємність); високовольтні (робоча напруга від 1 до 50 кВ); високомегаомні (номінальний опір від 10 МОм до 5 ГОм). 3. Залежно від способу захисту від зовнішніх факторів, ре зистори підрозділяються на неізольовані (які не припускають торкання до корпуса апаратури); ізольовані (які припускають торкання до корпуса апаратури); герметизовані (мають герме тичну конструкцію корпуса) та вакуумні (мають резистивний елемент у скляній вакуумній колбі). 4. За матеріалом резистивного елемента, резистори підроз діляються на дротові, недротові та металофольгові. У дротових резисторах матеріалом є дріт з великим опором – манганін, константан, ніхром, нікелін. У недротових – резистивний ма теріал – плівка чи об’ємна композиція з великим опором. У 6

Розділ 1. Едектронні комплексні вироби

металофольгових – резистивним елементом є металічна фоль га. Матеріалом не дротових резисторів є металодіелектрик, ок сиди металів; тонкі плівки металів; вуглець та боровуглець; кермети; лакосажові та провідні пластмаси. 1.2.2. Основні електричні параметри резисторів До основних електричних параметрів резисторів відносять: 1. Номінальне значення опору, яке вказується на резисторі. Резистори мають шість рядів номіналів опору: Е6,Е12,Е24,Е48,Е96,Е192 (табл.1.1.). Цифра після букви Е вказує число номінальних значень у даному ряді. Таблиця 1.1. Ряди Е номінальних опорів резисторів I  (24) II  (12) III  (6)

10 18 33 56 10 33 10

11 20 36 62 12 39 15

12 22 39 68 15 47 22

13 24 43 75 18 56 33

15 27 47 82 22 68 47

16 30 51 91 27 82 68

2. Допуск – максимально допустиме відхилення від номі нального опору у %. Згідно з ДСТУ 966474, ряд допусків для резисторів у %: ±0,001; ±0,002; ±0,005; ±0,01; ±0,02; ±0,05; ±0,1; ±0,25; ±0,5; ±1; ±2; ±5; ±10; ±20; ±30 ( три класи точності 1 5%, 2 10%, 3–20%). Для позначення значень номінального опору мініатюрних резисторів використовують колірний код (табл.1.2). Він скла дається з колірних кілець або крапок, нанесених на одному кінці корпуса. Резистори з малим розміром допуску (0,1% … 10%) маркіруються п’ятьма колірними кільцями. Перші три кільця вказують числовий розмір опору в Омах, четверте – число 7

«Товарознавство»

нулів, п’яте – допуск. Резистори з величиною допуску ± 20% маркіруються чотирма колірними кільцями. Колір першого кільця означає першу цифру значення резисторів, другого – другу цифру, третього – число нулів після перших двох цифр (множник), колір четвертого кільця означає припустиме відхи лення (допуск). Нуль в третьому розряді та розмір допуску, що не мають значення, не маркіруються. Тому такі резистори мар кіруються трьома колірними кільцями. Перші два кільця пока зують розмір опору в Омах, третє кільце – множник. Таблиця 1.2.   + !& . / . : .  ;  . : . <$&; . < . / . =  .   . +  . =  .

"  # 1 2 3 4 5 6 7 8 9

  !   $ %&  '  #  #  10-1 10-2 0 0 1 1 1 10 2 2 102 3 3 103 4 4 104 5 5 105 6 6 106 7 7 107 8 8 108 9 9 109

 , % ±10 ±5 ±1 ±2 ±0,5 ±0,25 ±0,1 ±0,05 -

3. Номінальна потужність розсіювання. Це максимальна потужність, яку резистор може розсіяти протягом гарантова ного терміну служби. Значення номінальної потужності розсі яння: 0,01; 0,025; 0,05; 0,062; 0,125; 0,25; 0,5; 1; 2; 3; 4; 5; 8:10; 16; 25; 40; 63; 80; 100; 160; 250; 500 Вт. (табл.1.3)

8

Розділ 1. Едектронні комплексні вироби

Таблиця 1.3. '  +;   ; &

0,12 > /

0,25 > 0,5 > //

–

1 >

2 >

5>

10 >

I

II

V

X

4. Найбільша напруга. Це максимальна напруга, при якій працює резистор. 5. Температурний коефіцієнт опору (ТКО) – це відносна зміна опору резистора при зміні температур на 1 градус. 6. Напруга шумів. Це значення електрорушійної сили шумів резисторів унаслідок теплового шуму чи струмового шуму. Значення електрорушійної сили шумів для недротових резис торів від 0,1 до 100 мкв/В. Таблиця 1.4. Основні параметри недротових резисторів постійного опору % > +1-4, +1-8 CD  +4-1; +4-2 %>A

% AD%; AD%

   ' , > >$

>$ .

0,125 …10,0 % "

0,125 …1,0 % "

1,0; 2,0    .

   0,05...0…0,125 A!'H  0,25...2…2,0  ; . ! 

A!'H  0,25...2…2,0  ; . ! 

  

  , 0,125…2,0 

 

0,125…2,0    J K  ; K   K @  

'   $   10 A... … 10 A 10 A... … 510 A 56 A … 510 A 10 A...…1 FA 10 A...…10 A 3 A...…1 A

8,2 A...…10 A 8,2 A...…10 A

9

«Товарознавство»

Продовження таблиці 1.4 % +2-6 +2-10; +2-11 +2-22; +2-24

@   

 ,  ;



   ' , > 0,125; 0,25 0,125; 0,25...2…2,0 0,125…2,0

 

  , 0,5...2…2,0 

+2-1 

0,25...2…2,0 +2-26 %; , 

0,5...2…2,0 +2-27 > ; , 0,125…2,0 

  ;

+2-8;+2-23; > ; , 0,125 … 2,0 +2-33 

A

'   $   100 A…2 A 1 A...…3 A 24 A...…10 A

1…270 A 1 A...…5,1 A 1 A...…10 A 1A...…3A

1 A...…10A

1.2.3. Окремі види резисторів Резистори постійного опору використовуються майже в усіх видах електронних пристроїв для створення необхідних пара метрів окремих вузлів. Резистори змінного опору (потенціометр – змінний резис тор із ковзним контактом, що має три виводи) застосовуються для регулювання кольору, звуку, яскравості, контрастності та ін. режимів у телевізорах, магнітофонах, моніторах, підсилювачах за рахунок регулювання сили струму і напруги в електрично му ланцюзі. За конструктивним виконанням діляться на оди нарні і здвоєні, одно і багатообертові, із вимикачем і без нього. За призначенням – на підстроювальні для разового або пе ріодичного підстроювання апаратури і регулювальні для бага торазового регулювання в процесі експлуатації апаратури. За матеріалом резистивного елемента – на дротові та недротові. За характером зміни опору – на резистори з лінійною (гру па А), логарифмічною (група Б), обернено логарифмічною (гру па В) та іншими функціональними залежностями (групи Е,И). 10

Розділ 1. Едектронні комплексні вироби

Терморезистори – термочутливі резистори, опір яких знач но змінюється зі зміною температури. Застосовуються в при строях виміру, контролю й автоматики. Основні характеристики: ТКО – температурний коефіцієнт опору, інерційність (швидкість зміни опору резистора при зміні температури), стабільність (час, протягом якого зберігаються властивості терморезистора). Термистори – характеризуються негативним ТКО (елект ричний опір зменшується з підвищенням температури). Позистори – характеризуються позитивним ТКО (у визна ченому інтервалі температур електричний опір збільшується з підвищенням температури, при більш низьких температурах ТКО позисторів негативний). Фоторезистори. Це напівпровідникові прилади, електрич ний опір яких змінюється під дією світлового потоку. До види мих променів світла найбільш чутливі сірчастокадмієві фото резистори типів ФСК і СФ2 і селенокадмієві типів ФСД і Ф3. До інфрачервоних променів більш чутливі, ніж до видимих променів, сірчастосвинцеві та селеносвинцеві фоторезистори типів ФСА і СФ4. Фоторезистори використовують у системах фотоконтролю і фотоелектронної автоматики, а також у якості чутливих еле ментів на вході приймачів у системах оптичного зв’язку, вияв лення інфрачервоного випромінювання, радіоастрономічних та інших систем. 1.2.4. Система умовних позначень резисторів Згідно з діючою системою скорочених та повних умовних позначень резисторів скорочене позначення резистора скла дається, як: Р 14; РП146 Перший елемент – літера або сполучення літер, що показу ють підклас резистора (Р – постійні; РП – змінні; НР – набір резисторів; ТР – терморезистор з негативним температурним коефіцієнтом опору (ТКО); ТРП – терморезистор з позитив ним ТКО). 11

«Товарознавство»

Другий елемент (цифра) показує групу резисторів за мате ріалом резистивного елемента (1 – недротові; 2 – дротові або металофольгові). Третій елемент (цифра) – реєстраційний номер розробки конкретного типу резистора. Між другим та третім елементом ставиться дефіс. Для повного умовного позначення резистора до скорочено го позначення додається варіант конструктивного виконання (за необхідності), значення основних параметрів та характери стик, кліматичного виконання та позначення документа на постачання. Кліматичне виконання (В – всекліматичне, Т – тропічне)для всіх типів резисторів вказується перед позначен ням документа на постачання. Таким чином, повне позначення резистора має вигляд: Р 140,510 кОм ± 1% АБВОЖО.467.157ТУ Розсіяння 0,5 Вт; номінальний опір 10 кОм; допуск ± 1%; група шумів А, група ТКО (теплового коефіцієнту опору) – Б, кліматичне виконання – У; технічні умови ОЖО.467.157. Ко дове позначення номінального опору складається з 3 чи 4 знаків, які включають дві цифри та літеру чи три цифри та літе ру. Літера означає множник та визначає положення коми деся тичного знаку. Наприклад: 5К1 — 5,1 кОм; 150К — 150 кОм ; 2М2 — 2,2 МОм Букви К, Е, М, Г, Т означають множники, відповідно 1, 103, 6 10 , 109,1012. Згідно раніше діючої системи позначення резисторів скла далося, як: С 233 Перший елемент (літера) означає тип постійного резистора (С – постійний; СП – змінний). Другий елемент (цифра) – означає матеріал резистора (1 – недротові тонкоплівкові вуглецеві та борвуглецеві; 2 – недро тові тонкоплівкові металодіелектричні та металоокисні; 3 – недротові композиційні плівкові; 4 – не дротові композиційні об’ємні; 5 – дротові; 6 – недротові тонкоплівкові металізовані). Позначення нелінійних опорів (варисторів) починається з букв 12

Розділ 1. Едектронні комплексні вироби

СН (1 – карбідокремнієві), термозалежних опорів (терморези сторів) – з букв СТ (1 – кобальтомарганцеві, 2 – мідномар ганцеві, 3 – міднокобальтомарганцеві, 4 – нікелькобальтомар ганцеві), а світлозалежних опорів (фоторезисторів) починається з букв СФ (1 – сірчастосвинцеві, 2 – сірчастокадмієві, 3 – селеністокадмієві). Третій елемент (цифра) – порядковий номер розробки (за писується через дефіс після попереднього елементу). Маркірування на резисторах також буквеноцифрове. Воно містить у собі вид, номінальну потужність, номінальний опір, допуск та дату виготовлення. Розроблені до 1968 резистори та резистори, які випускаються в теперішній час, позначаються трьома літерами. Перша означає матеріал резистора (У вуглецеві; К – композиційні; М – металоплівкові; П – дротові того інші), друга – емальовані та інші, третя – призначення резистора (Т – теплостійкі; П – пре цизійні; В – високовольтні та інші).

1.3. Конденсатори 1.3.1. Поняття та класифікація конденсаторів Для того, щоб провідник мав більшу ємність він повинен мати великі розміри. Між тим, в багатьох електротехнічних та радіотехнічних приладах необхідні такі пристрої, які здатні при малих розмірах та відносно невеликих потенціалах накопичу вати великі заряди, тобто мати велику ємність. Такі деталі на зиваються конденсаторами ( в перекладі згущувачі). Конденсатор – це система, яка складається із двох про відників, розділених діелектриком. Головна властивість конден сатора полягає в тому, що на його обкладках накопляються рівні за розміром та протилежні за знаком електричні заряди. Крім того, конденсатор пропускає змінний і не пропускає по стійний струм. В основу класифікації конденсаторів покладено розподіл їх на групи згідно з типом використовуваного діелектрика та за його конструкційними особливостями. 13

«Товарознавство»

Залежно від призначення конденсатори умовно розділяють на конденсатори загального та спеціального призначення. Кон денсатори загального призначення використовують, в основно му, в приладах, до яких не пред’являють спеціальних вимог. До спеціальних конденсаторів відносять: високовольтні, імпульсні, пускові та інші. Ємність постійних конденсаторів фіксована в процесі екс плуатації та ніяк не регулюється. Конденсатори змінної ємності допускають зміну ємності в процесі функціонування апарату ри. Ємність підстроювальних конденсаторів можна змінювати при разовому чи періодичному регулюванні. 1.3.2. Параметри конденсаторів 1. Номінальна ємність — це ємність, яку повинен мати кон денсатор згідно з документацією. Значення номінальної ємності установлюється згідно зі спеціальними рядами: ЕЗ, Е6, Е12, Е24, Е48, Е96, Е192. Числа вказують кількість номінальних значень у кожному ряді. Так ряд Е6 має шість значень ємності: 1,0; 1,5; 2,2; 3,3; 4,7; 6,8.; а ряд Е24 – 24 значення: 1,0; 1,1; 1,3; 1,5; 1,6; 1,8; 2,0; 2,2; 2,4; 2,7; 3,0; 3,3; 3,6; 3,9; 4,3; 4,7; 5,1; 5,6; 6,2; 6,8; 7,5; 8,2; 9,1. Номінальна ємність конденсатора завжди виноситься в мар кірування конденсатора. 2. Допустиме відхилення від номінальної ємності (допуск). Значення цих відхилень встановлені у відсотках для кон денсаторів ємністю більше 10 пф та в пікофарадах для конден саторів з меншою ємністю (табл.1.5.). Допуск може бути кодо ваний буквою або кольором. Таблиця 1.5.  , % ±0, 1 ±0,25 ±0,5 ±1,0 ±2,0

14

D    ; & < C   D

Розділ 1. Едектронні комплексні вироби

Продовження таблиці 1.5  , % ±5,0 ±10 ±20 ±30 -10 … +30 -20 … +100 -20 … +50 -20 … +80

D    ; & L + >  A N = O

3. Номінальна напруга – це значення напруги при якій кон денсатор може працювати протягом терміну служби. Значення номінальної напруги встановлені і кодовані бук вою (табл.1.6.): Таблиця 1.6.  $,> 1 1,6 2,5 3,2 4,0 6,3 10 16 20 25 32 40

 I R M A C B D E F G H S

 $,> 50 63 80 100 125 160 200 250 315 350 400 450

 J K L N P Q Z W X T Y U

4. Температурний коефіцієнт ємності (ТКЄ). Для конден саторів з лінійною залежністю від температур – це відносна зміна ємності при зміні температур на 1 К. Такі конденсатори ділять на групи ТКЄ. Кожна така група позначається наприк лад, як: П 100, де П (чи М) – знак ТКЄ; Такі групи можуть бути кодовані літерами або кольором (табл. 1.7.). 15

«Товарознавство»

Таблиця 1.7. Температурна стабільність конденсаторів  ; & 100 33 0 33 47 75 330 1500 3300

    ; & %A 106, + 100 + 33 0 -33 -47 -75 -330 - 1500 -3300

    O N +   L S V Y

Для конденсаторів з нелінійною зміною ємності від темпе ратур, ТКЄ нормують відносно зміні ємності при зміні темпе ратур від 20°С до крайньої робочої температури. ТКЄ таких кон денсаторів теж можуть кодуватися буквою. При використанні конденсаторів різних типів необхідно па м’ятати, що з підвищенням температури зменшується електрич на міцність та термін служби конденсатора. Зниження атмосфер ного тиску призводить до зниження електричної міцності, змін ємності внаслідок деформації елементів конденсатора, можливі порушення герметичності конденсатора. При поглинанні воло ги діелектриком конденсатора збільшується ємність та різко змен шується опір ізоляції. В результаті зменшення опору ізоляції збільшуються втрати енергії, особливо при підвищених темпера турах, та зменшується електрична міцність. При тривалому збе ріганні конденсаторів змінюється їх ємність. 1.3.3. Способи виготовлення конденсаторів постійної ємності Розглянемо найпоширеніші конструкції конденсаторів по стійної ємності. 1. Рулонна. У цьому випадку тонка плівка діелектрика з двох боків обкладається металевими обкладинками, після чого сис 16

Розділ 1. Едектронні комплексні вироби

тема згортається в рулон. Таку конструкцію мають паперові (К41, К42), полістирольні (К71), фторопластові (К72), поліети лентерефталатні (К73) та інші конденсатори. В якості метале вих обкладинок використовують тонку фольгу з олова чи алю мінію, або напилюють на діелектрик тонкий шар провідника. Недоліками цієї конструкції є велика індуктивність та віднос но мала питома ємність. 2. Пакетна. У цьому випадку тонкі пластини діелектрика перекладають металевими обкладинками послідовно. Після чого таку систему стискують у пакет, а металеві обкладинки перемикають через одну. Металеві обкладинки теж можуть бути як з фольги, так і напиленими. Така конструкція має не велику індуктивність, але малу питому ємність. Виготовля ють слюдяні, скляні, лакоплівкові конденсатори, а також деякі керамічні. 3. Циліндричні. Діелектрик виготовляють як пустотілу труб ку, зовнішню та внутрішню поверхні якої металізують. Така конструкція має дуже малу індуктивність, але й малу питому ємність. Тому такі конденсатори використовують як високоча стотні. Такі конденсатори виготовляють перш за все з керамі ки (К10, К15). 4. Оксидні. У цьому випадку діелектриком може служити оксид металу. Наприклад, для конденсаторів оксидноалюмін ієвих (К50) це Аl2О3, а для оксиднотанталових (К51) – Та2О3. Одною обкладинкою є металева фольга (анод), а другою (катод) – електроліт, яким пропитують паперовий чи тканинний проша рок. Такі конденсатори мають велику питому ємність, але відносно низькі напруги та великі діелектричні втрати. 5. Литі секційні. Таку конструкцію мають керамічні конден сатори. З кераміки відливають «гребінку» з тонкими стінками. Простір між стінками металізують. Такі конденсатори мають велику питому ємність та малу індуктивність. Це керамічні кон денсатори К10, КМ4, КМ5 та інші. Конденсатори знаходять застосування в багатьох радіоелек тронних пристроях (магнітофони, телевізори, ПЕОМ, підсилю вачі, передавачі), приводах електродвигунів. 17

«Товарознавство»

Здебільшого конденсатори використовуються як елемент коливальних контурів і фільтрів у генераторах, приймачах, підсилювачах (значення номіналу конденсатора визначає вихідні параметри пристрою), а також як елемент ослаблення, згладжування перепадів живлячих напруг, частотних перешкод у радіоелектронних пристроях (значення номіналу конденсатора впливає на показники якості та надійності роботи пристрою) – конденсатори постійної ємності. Тип діелектрика та конструкція відіграє важливу роль при використанні конденсаторів. Поліетилентерефталатні конденсатори використовують, як інтегруючі в цифроаналогових перетворювачах, таймерах, ге нераторах малих частот. Полістирольні та фторопластові конденсатори – у контурах, де важливу роль відіграє стабільність параметрів. Паперові конденсатори – для захисту від індустріальних перешкод, як іскрогасячі. Комбіновані діелектрики – у ланцюгах з високою напругою. Оксидні конденсатори в згладжуючих фільтрах. Керамічні конденсатори – для термокомпенсації при фіксо ваній настройці контурів. Приклад маркірування конденсаторів постійної ємності. Таблиця 1.8.    H  +K&    +A-1; +A-2; +A-5; +F-1; 51...10000  +F-2; +F-3;+F-4  ;

DF; D+; ; %; A; ; 1...2200000  10 +&

21 10...20000  + ;

+; 22 10...…120000  %

18

    $ 250...500 >

3...750 > 50...1000 > 12...500 >

Розділ 1. Едектронні комплексні вироби

Продовження таблиці 1.8 % + = 70-7; 71 73; 74 76 77 50; 52 A; 53

   H  +

9,1 …1000    

0,05…1   

0,01...1 … 1     #

0,001 … 1  D  

0,47...22   ! 

0,01...22    ;

1...470000 A  -     

1...100

    $ 300; 500 > 160 > 160 > 160 > 100 > 100 > 2...250 > 1,6...30 >

1.3.4. Підстроювальні конденсатори і конденсатори змінної ємності Підстроювальні конденсатори застосовуються в коливаль них контурах для точного підстроювання ємності в процесі налагодження радіоапаратури. Таблиця 1.9. % %-2; >;> %4; %

'  H 

/  &     1,5 …140   ;

0,4...30 …30 

    $ 160 >

250 >

19

«Товарознавство»

Конденсатори змінної ємності застосовуються в якості еле ментів коливальних контурів і фільтрів у генераторах, прийма чах, підсилювачах. Таблиця 1.10. % !

'  H   .

 %

9...…495 4...…220

'  H 

K      -

1.3.5. Система умовних позначень конденсаторів Позначення конденсаторів складається з трьох елементів. Перший елемент (одна чи дві букви) означає підклас конден сатора: К – постійна ємність; КТ – підстроювальний; КП – змінна ємність; КН – нелінійний; КС – конденсаторна збірка. Другий елемент – число, яке позначає тип ізоляції (табл. 1.5.). Третій елемент – це порядковий номер розробки. Таблиця 1.11. Умовне позначення груп конденсаторів        .  H 

20

F       ;   $K '; 1600 > +&

%   

+K&

    $K '; 2000 >  - 

A  -K H

A  - 

A  -     

   &

  

 

 ; & $ 10 21 26 31 40 42 50 51 53 58 60 71 72

Розділ 1. Едектронні комплексні вироби

Продовження таблиці 1.11      

F         #

! 

   

 ; & $ 73 75 78

Повне умовне позначення конденсатора має вигляд: К7510250В – 0,47 мкф ±5% – П ТУ. Це означає: конденсатор постійної ємності з комбінованою ізоляцією з порядковим номером розробки 10 на номінальну напругу 250В, номінальну ємність 0,47 мкф, допуском ± 5%, загальнокліматичного виконання, поставляється згідно з ТУ.

Маркірування конденсаторів Маркірування конденсаторів може бути буквеноцифровим, яке включає в себе умовне позначення конденсатора (його тип), номінальну напругу, ємність, відхилення ємності, групу ТКЄ, місяць та рік виготовлення. Кодоване значення ємності включає в себе 34 знаки. Літе ра коду позначає десятинну крапку. Номінальну ємність від 0 до 999 пф виражають у пікофарадах, з позначенням букви П (наприклад, 150П); від 1000 до 999999 пф у нанофарадах з по значенням буквою Н (наприклад, Н150); від 1 мкф і вище у мікрофарадах з позначенням буквою М (наприклад, 1М5); Після номінальної ємності конденсатора слідує кодова літе ра відхилення ємності, за нею кодова літера групи ТКЄ. Так: 33ПС позначає, що конденсатор має ємність 33 пф з допуском ±10 %. Третій елемент – це порядковий номер розробки. Після цього позначення може слідувати кодована літера номінальної напруги. На практиці також поширене кольорове маркірування кон денсаторів. 21

«Товарознавство»

1.4. Електронно$променеві прилади У цих приладах використовується потік електронів, сфор мований у вузький електронний промінь. Численну групу скла дають електроннопроменеві прилади, що перетворюють елек тричні сигнали у візуальне зображення. Сюди відносять електроннопроменеві трубки, які застосовуються в осцилогра фах, телевізорах, моніторах ПЕОМ. Іншу групу утворюють елек троннопроменеві прилади для перетворення візуального зоб раження в електричний сигнал. Сюди входять трубки, які використовуються в передавальній телевізійній техніці. Принцип дії ЕПТ заснований на явищі термоелектронної емісії електронів. Основними елементами електроннопроменевих трубок (ЕПТ), що перетворюють електричні сигнали у візуальне зоб раження, є електронний прожектор, відхиляюча система, екран (рис.1.3.). Екран представляє собою тонкий шар речовини (лю мінофора), здатної світитися при бомбардуванні електронами.

Рис.1.3. Електронно@променева трубка 1@катод; 2@ прожектор; 3@ анод; 4@ відхиляюча система; 5@єкран

На катоді в результаті нагрівання відбувається виліт елект ронів, далі під впливом системи анодів відбувається рух елект ронів до екрана і фокусування їх у вузький пучок (під впли вом напруги до декількох кіловольт). На шляху до екрана 22

Розділ 1. Едектронні комплексні вироби

електронний промінь проходить між двома парами взаємно перпендикулярних відхиляючих пластин. У кольорових кінескопах є три електронних прожектори для одержання червоного, зеленого, синього кольорів. За функціональним призначенням ЕПТ діляться на такі основні групи: ™ Осцилографічні трубки. Призначені для візуальної реєст рації на екрані електричних процесів. Вони мають вели ку чутливість до відхилень. Застосовуються у вимірю вальній техніці. ™ Прийомні телевізійні трубки (кінескопи). Призначені для одержання на екрані телевізійного зображення. Сучасні кінескопи мають діагональ екрана до 67 см, відношення сторін 4:5. ™ Індикаторні трубки. Призначені для реєстрації електрич них сигналів у радіолокаційних і радіонавігаційних при строях. ™ Проекційні кінескопи. Це прийомні телевізійні трубки, які використовуються для проектування зображення з її ек рана на великий екран. Кінескопи мають велику яск равість світіння екрана, що досягається подачею на анод високої (десятки кіловольт) прискорювальної напруги.

Параметри ЕПТ Чутливість – показує на скільки міліметрів переміщається промінь по екрану при зміні напруги на відхиляючих пласти нах на 1В ( 0,11 мм/В). Яскравість світіння екрана – сила світла, що випромінюєть ся на 1 м2 люмінофорної поверхні екрана. Кінескопи мають електростатичне фокусування й електро магнітне відхилення електронного променя. Відхилення променя по горизонталі називається строковим розгортанням, а по вертикалі – кадровим розгорненням. Найбільш масове застосування ЕПТ – кінескопи для теле візорів і моніторів ПЕОМ. 23

«Товарознавство»

Позначення ЕПТ Позначення ЕПТ складається (у порядку розташування знаків) із чотирьох елементів, наприклад 13ЛО37И, 31ЛМ323В, 61ЛК1Б. Перший елемент – число, що характеризує діаметр або діа гональ екрана. Другий елемент – літери: ЛО – осцилографічні трубки з електростатичним управлінням променя; ЛМ – із магнітним управлінням; ЛК – кінескопи з електромагнітним управлінням променя. Третій елемент – число, що позначає порядковий номер типу приладу. Четвертий елемент – літера, що позначає тип люмінофора екрана: А – синій, Б – білий, В – жовтожовтогарячий, И – зелений, М – блакитний.

1.5. Іонні прилади До них відносять прилади, електропровідність яких обумов лена електричним розрядом у газовому середовищі. В якості газового наповнювача зазвичай використовують інертні гази і пари ртуті. В процесах електропровідності цих приладів поряд з електронами беруть участь іони, що утворюються при елект ричному розряді Іонні прилади використовують для стабілізації напруги, індикації електричного стану, переключення і захисту ланцюгів, випрямлення, висвітлення та ін. Іонні лампи. Двохелектродні прилади з аномальним тліючим розрядом (неонові лампи) застосовують для індикації напруги або електромагнітного поля високої частоти. Конструктивно лампи виконують із симетричною і несиметричною формою електродів, що поміщаються в скляний балон. Балон наповню ють неоновогелієвою сумішшю з невеликою домішкою аргону, що забезпечує при запалюванні оранжевочервоне світіння. Відповідно до призначення і конструктивного виконання розрізняють звичайні сигнальні неонові СН і мініатюрні МН, а також лампи спеціального призначення — модуляторні ТМН, панельні ПН, фазові ФН, волномірні ВМН, покажчики висо кої напруги УВН. 24

Розділ 1. Едектронні комплексні вироби

Люмінесцентні сигнальні індикаторні лампи. Ці лампи при значені для перетворення електричного сигналу у візуальну інформацію. Типи ламп, що випускаються: ТЛО11, ТЛЗ31, ТЛЖ12, ТЛГ11. Літери в назві ламп означають: ТЛ – тліюча люміно форна; О – жовтогаряча; З – зелена; Ж – жовта; Г – блакитна; перша цифра після літер указує на номінальний струм, МА, а друга характеризує напругу запалювання (1145В, 2185В). Цифровий індикатор – безнакальний багатоелектродний при лад тліючого розряду, складається з катодів, виконаних у формі цифр від 0 до 9, двохсітчастих анодів, скляного балона. Приклад одноанодного індикатора – лампа ІН2, двоханодного – ІН4. Цифрові індикатори призначені для візуальної індикації вихідних даних вимірювальних приладів, лічильнообчислю вальних машин та іншої апаратури дискретної дії.

1.6. Напівпровідникові прилади 1.6.1. Загальна характеристика напівпровідникових приладів За своїм принципом дії всі напівпровідникові прилади діляться на дві групи. До першої з них відносять прилади, у яких використовуються об’ємні ефекти – залежність про відності від температури (термистори), від освітлення (фотоопо ри) та ін. (див. розділ 1.2), до іншої групи відносяться прилади, що працюють на контактних явищах (напівпровідникові діоди, транзистори, тиристори). Основою конструкції напівпровідникового приладу є кон тактне з’єднання напівпровідників, що мають різну провідність (p@ і n). У місці контакту створюється спеціальна область, яка називається електроннодірковим переходом. Найважливішою властивістю р@ nпереходу є його односто роння провідність. Робота всіх напівпровідникових приладів заснована на використанні зазначеної властивості. 25

«Товарознавство»

Прилади, що містять з’єднання : напівпровідник n – на півпровідник p типу (електроннодірковий перехід) і метал – напівпровідник – це діоди, біполярні транзистори, тиристори. Прилади, що містять з’єднання металдіелектрик і діелект рик напівпровідник – це польові транзистори. До недоліків відносяться залежність режиму роботи від температури навколишнього середовища, чутливість до пере вантажень, відхилення параметрів, внаслідок чого окремі тран зистори одного типу значно відрізняються між собою за свої ми параметрами. 1.6.2. Напівпровідникові діоди Напівпровідниковий діод – це однопереходний (з одним електричним переходом) електроперетворювальний прилад з двома зовнішніми струмовідводами. Властивості діода визначаються властивостями р@ n пере ходу –односторонньою провідністю. Діоди використовуються для випрямлення, стабілізації сигналів. Діоди класифікуються: ™ залежно від діапазону частот, у якому вони можуть пра цювати — низькочастотні та високочастотні; ™ за основним матеріалом – германієві, кремнієві, арсенід галієві й ін.; ™ за призначенням: низькочастотні — випрямні стабілізуючі (стабілітрони), імпульсні, а високочастотні — детекторні, змішувальні, модуляторні, параметричні, перемикальні; ™ іноді в особливу групу виділяють діоди, що відрізняють ся основними фізичними процесами: тунельні, лавино пролітні, фото, світлодіоди й ін. Характеристика спеціальних видів діодів Випрямні діоди. Призначені для випрямлення змінного стру му низької частоти в постійний. В основі випрямних власти востей діодів лежить принцип односторонньої провідності елек троннодіркових переходів. За потужністю випрямленого струму розрізняють діоди малої (Р<3 Вт), середньої (Р=310 Вт) і великої (Р>10 Вт) потужності. 26

Розділ 1. Едектронні комплексні вироби

Германієві та кремнієві діоди малої і середньої потужності Д226 та інші широко використовують у випрямних пристроях радіоелектронної апаратури. Потужні германієві та кремнієві діоди, наприклад Д 1004, КЦ410А, допускають роботу при зво ротних напругах 15... 200 В. Полікристалічні (селенові, мідно закисні та титанові) випрямні діоди конструктивно виконують у виді дисків або пластин квадратної або прямокутної форми. Міднозакисні діоди дуже чутливі до слабких сигналів. Пе ревага титанових діодів — висока, до 250° С припустима робо ча температура. Основними параметрами є постійна пряма напруга – Uпр, постійна зворотна напруга Uзв, постійний прямий струм Іпр, постійний зворотний струм Ізв. До максимально припустимих параметрів відносяться: мак симально припустима постійна зворотна напруга, максималь но припустимий постійний прямий струм, максимально при пустимий середній прямий струм, максимально припустимий середній випрямлений струм, максимально припустима серед ня розсіювальна потужність діода. Детекторні та змішувальні діоди. Детекторні діоди викори стовують на частотах до 600 МГц. Діоди допускають роботу в постійному й імпульсному режимах, застосовують для детекту вання високочастотних електричних сигналів і перетворення частоти в радіоприймальних пристроях, а також у пристроях автоматичного контролю. Для виготовлення діодів використовують германій, кремній, арсенід і фосфід галія. Германієві діоди працюють при темпера турах не вище 70°С, кремнієві — не більше 125°... 150° С. Імпульсні діоди призначені для перетворення імпульсних сигналів (телевізійні приймачі, обчислювальні пристрої). Основні параметри – імпульсна пряма напруга, імпульсна зворотна напруга. Стабілітрони використовуються для стабілізації рівня напру ги при зміні струму, що протікає через діод. Основні параметри – напруга стабілізації; відхилення напру ги стабілізації від допустимої номінальної. 27

«Товарознавство»

Варикап – напівпровідниковий діод спеціальної конст рукції, ємність якого можна змінювати в значних межах, зміню ючи зворотну напругу. Варикап, призначений для збільшення частоти сигналу, називають варактором. Варикапи використовують у пристроях автопідстроюван ня частоти, генераторах, гетеродинах з електронною перебудо вою частоти. Тунельний діод. Містить ділянку з негативним диференцій ованим опором (відношення збільшення напруги до збільшен ня струму). Це дозволяє використовувати діод у підсилювачах і генераторах електричних коливань, а також у різноманітних імпульсних пристроях. Фотодіод (ФД) – напівпровідниковий прилад, у якому за рахунок енергії світлового випромінювання виникає фотострум, наприклад, германієвий фотодіод типу ФД2 і кремнієвий ФКК1. Фотодіоди служать для формування електричних сиг налів під дією виявлення і реєстрації світлових сигналів. Світлодіод – спеціально сконструйований напівпровіднико вий прилад, що створює некогерентне оптичне випромінюван ня визначеного спектрального складу при проходженні через нього прямого струму. Конструкцією світлодіода передбачена можливість виводу світлового випромінювання з області пере ходу крізь прозоре скло в корпусі. Залежно від обраного мате ріалу і ширини забороненої зони напівпровідника випромі нювання може лежати в інфрачервоній, видимій або ультрафіолетовій областях спектра. Властивості й ефективність роботи світлодіода оцінюються сукупністю електричних, світлових і експлуатаційних характеристик. Основними з них є потужність і яскравість випромінювання, ефективність перетворення елект ричної енергії у світлову, вольтамперні, спектральні, динамічні характеристики, просторовий розподіл випромінювання. Світлодіоди використовуються як світлові індикатори, дже рела випромінювання в оптоелектронних парах, при роботі з кіно і фототехнікою, у пристроях автоматики. 28

Розділ 1. Едектронні комплексні вироби

Позначення типу напівпровідникових діодів складається з декількох елементів. Перший елемент позначає матеріал, із якого виготовлений прилад: германій або його сполуки – Г; кремній або його спо луки – К; сполуки галія – А. Для приладів, використовуваних у пристроях спеціального призначення, установлені такі позначення вихідного матеріалу: германій або його сполуки — 1; кремній або його сполуки – 2; сполуки галія – 3. Другий елемент – клас приладу: діоди випрямні, універ сальні, імпульсні – Д; випрямні стовпи і блоки – Ц; діоди над високочастотні – А; варикапи – В; діоди тунельні – И; випро мінюючі діоди – Л; генератори шуму – Г; прилади з об’ємним ефектом (прилади Ганна) – Б; стабілізатори струму – К; стабілітрони – С. Третій елемент – призначення приладу (табл. 1.12.). Четвертий і п’ятий – порядковий номер розробки техно логічного типу приладу (від 01 до 99), шостий елемент — роз поділ технологічного типу на параметричні групи (літери російського алфавіту від А до Я). Позначення стабілітронів має певні особливості окремих елементів. Зокрема, третій елемент позначення стабілітронів визначає індекс потужності, четвертий і п’ятий – кодоване позначення номінальної напруги стабілізації (табл. 1.13), шо@ стий – послідовність розробки (літери російського алфавіту від А до Я). Набори дискретних напівпровідникових приладів (декіль ка приладів, виконаних у одному корпусі) позначаються відпо відно до їхнього різновиду і перед останнім елементом добав ляється літера С. Приклади позначення напівпровідникових діодів: діод на півпровідниковий універсальний, призначений для пристроїв широкого застосування, германієвий, номер розробки 12, гру пи А – ГД412А; діод тунельний перемикальний, призначений для пристроїв широкого застосування, з арсеніду галія, номер розробки 01, група А – АИ301А; стабілітрон напівпровіднико 29

«Товарознавство»

вий, призначений для пристроїв широкого застосування, кремні євий, потужністю не більше 0,3 Вт, із напругою стабілізації 6,8 В, послідовність розробки А – КС168А; набір напівпровідникових приладів, призначений для пристроїв широкого застосування, кремнієвий, з часом відновлення зворотного опору більше 150 нс, номер розробки 01, група А — КД501СА, Для напівпровідникових діодів із малими розмірами корпу са використовується кольорове маркірування (табл. 1.14.). Умовне графічне позначення напівпровідникових діодів наведено у табл. 1.12. Третій елемент позначення типу напівпровідникового діода

Таблиця 1.12.

    > &

 '  ( H  ; & &$   ! " 0,3 O) +  '  ( H  ; & &$  ! " 0,3 O,   ! " 10O) C  (!; ;  ! " 1000 F)   : :    &  $   ! " 150  :    &  $   ! " 30,   ! " 150  :    &  $   ! " 5,   ! " 30  :    &  $     " 1,   ! " 5  :    &  $    " 1  > &  ! : +  '  ( H  ; & &$   ! " 0,3 O) +   '  ( H  ; & &$  ! " 0,3,   ! " 10O).

30

 ; & 1 2 4 5 6 7 8 9 1 2

Розділ 1. Едектронні комплексні вироби

Продовження таблиці 1.12  ; &

    =  '  ( H  ; & &$   ! " 0,3O) =   '  ( H  ; & &$  ! " 0,3,   ! " 10O) >  :  K

 ' ( ) %      :   K

F 

 

/

>  KK; :  #; $     >  $     (   ) / & K  ! " 500 /2 / & K ! " 500 /  ; : / "



 ;

$KK; (   , !'  & )  '

F 

3 4 1 2 1 2 3 4 1 3 4 1 2 4 5 6 7

Таблиця 1.13. Третій, четвертий і п’ятий елементи позначення типу напівпровідникових стабілітронів і стабісторів  ; & +!   ! 

'   ! " 0,3 >  $ !     " 10 >  $ !      " 10  ! " 99 >

% . : .

  '& .   1

01...99

2

10...99

31

«Товарознавство»

Продовження таблиці 1.13  ; & +!   ! 

% . : .

  '& .  

 $ !      " 100  ! " 199 > '  ! " 0,3,   ! " 5 >  $ !     " 10 >  $ !      " 10 i  ! " 99 >  $ !      " 100  ! " 199 > '  ! " 5,   ! " 25 >  $ !     " 10 >  $ !      " 10 i  ! " 99 >  $ !     " 100 i  ! " 199>

3

00...99

4

01...99

5

0. …99

6

00... 99

7

01...99

8

10...99

9

00..99

Таблиця 1.I4. Приклад кольорового маркірування діодів %  

    

     +

–

9=

:   

:   

-

9>

<$&;  

-

101

=   

:    -

102

<  

-

-

10/ 104

=     =   

-

-

105

< ; 

-

-

106

=    

-

-

32

-

Розділ 1. Едектронні комплексні вироби

Продовження таблиці 1.14 %  

    

     +

–

-

:    : .   + &  

+ &   : .   -

105

-

< $

-

109O

-

=   

-

521O

%  $

220

<  

223O

 ;  

103O

-

1.6.3. Транзистори Транзистор – це електроперетворювальний напівпровідни ковий прилад з одним або декількома електричними перехода ми, який застосовується для посилення потужності сигналу. Найбільш поширені транзистори мають два електроннодіркових переходи. Двопереходні транзистори, у яких використовують два різних типи носіїв заряду (електрони і дірки), одержали назву біполярних. Основним елементом такого транзистора є кристал напівпровідника, в якому за допомогою домішок створені три області з різною провідністю. Якщо середня область має елект ронну провідність типу п, а дві крайні – діркову провідність типу р, то такий транзистор належить до типу р@п@р на відміну від транзисторів прп, що мають середню область із дірковою, а крайні області – з електронною провідністю. Кристал зміцнюють на спеціальному кристалотримачеві і поміщають у герметизова ний металевий, пластмасовий або скляний корпус. Транзистори класифікуються: ™ за матеріалом провідника – германієві, кремнієві, арсе нидові; германієві транзистори працюють в інтервалі температур від 60° до +78...85° С, кремнієві — від 60° до + 120°... 150е С; 33

«Товарознавство»

™ за технологічною ознакою розрізняють транзистори сплавні, сплавнодифузійні, дифузійносплавні, планарні, епітаксиальні, конверсійні, епітаксиальнопланарні; ™ за потужністю – малої, середньої, великої потужності; ™ за діапазоном робочих частот – низької, середньої і висо кої частоти; ™ за основними процесами руху інжектованих носіїв у базі – дрейфові та бездрейфові та ін. Поряд із корпусними одержали поширення безкорпусні, в яких монокристал покривається спеціальною плівкою. Такі прилади використовують у гібридних плівкових інтегральних мікросхемах. Таблиця 1.15.

 

F .  . F .  .

'   K &, >  0,25 () = " 0,25 ( )

 ; &  $ ; . ; ;   5 F ( ; )

! " 5 F ( ; )

..99 101...199

401...499 501...599 601...699 701... 799

201...299 301...399

Біполярний транзистор може працювати в найрізноманіт ніших режимах, які відрізняються схемою включення, частотою і формою сигналів. Для повного опису його властивостей по трібно декілька сотень параметрів. Усі параметри транзистора можна розбити на три групи (гранично припустимі параметри, параметри номінальних режимів і функціональні параметри). Гранично припустимі параметри – це параметри, що нор мують умови експлуатації транзисторів: максимально припу стима потужність розсіювання колектора, максимальний струм колектора, напруга між колектором і загальним елект родом транзистора. У групу гранично припустимих пара метрів відносять також величини, що обмежують показники 34

Розділ 1. Едектронні комплексні вироби

зовнішнього середовища (температура, тиск, вологість) або механічних перешкод. Параметри номінальних режимів визначають рекомендо вані умови експлуатації (значення струмів і напруг ), при яких забезпечуються найкращі показники транзистора. Частіше всьо го в паспорті транзистора задаються номінальні значення струмів і напруг на колекторі для різних схем включення (зво ротний струм колектора, зворотний струм емітера). Функціональні параметри дають безпосередню характери стику властивостей транзистора як елемента електронних схем. При цьому враховуються вид електричних сигналів, для пере творення яких використовується транзистор (вхідний опір, коефіцієнт передачі струму, коефіцієнт зворотного зв’язку, ви хідна провідність, гранична частота посилення по струму). Основні параметри транзисторів і характеристики вказують ся у довідниках, у табл.1.16. наведені зведені дані по двох пара метрах транзисторів, згруповані по типах транзисторів. У дов ідниках наводяться до 25 параметрів з кожної марки транзистора. Таблиця 1.16. %      ' ,  ;

 ' ,  ;

 ' ,  ;

+ & ' ,  ;

    9-42, 101-116, F%108-F%109 29-308, %201-%203

 K  '  30–200 >

F ;  ; 0,1–1 F

100–150 >

0,5–20 F

100–150 > 80–2400 F 401-423, %301, F%305-F%338, %312%316, %339-%373, F%346-F%362 201-203, 3014–10 > 8–100 F$ 304, F%403-F%405

35

«Товарознавство»

Продовження таблиці 1.16 %     + & ' ,  ;

+ & ' ,  ;

>  ' , ;

>  ' ,  ;

>  ' ,  ;

 K  '  3 >

F ;  ; 12–30 F

%601-%618, 607-609

0,5–3 >

40–1500 F

213-217, F%701, 1%701-1%702, F%703-F%705 702, %801-%805, F%806, %807-%819

10–20 >

10–3000 F

4–60 >

3–20 F

1%901, %902-%904, F%905, %908-%911

5–60 >

30–1000 F

    601-606, 701

Позначення типу біполярних транзисторів складається з декількох елементів. Перший елемент позначає матеріал, із якого виготовлений прилад: германій або його сполуки – Г; кремній або його спо луки – сполуки галія – А, для транзисторів, які використову ються у пристроях спеціального призначення, установлені такі позначення вихідного матеріалу: германій або його сполуки – 1; кремній або його сполуки – 2; сполуки галія – 3. Другий елемент – підклас напівпровідникового приладу. Для біполярних транзисторів другим елементом є літера Т. Третій елемент – призначення приладу. Четвертий та п’ятий елементи – порядковий номер роз робки і технологічного типу приладу. Шостий елемент – розподіл технологічного типу на пара метричні групи. Наприклад, транзистор, призначений для пристроїв широ кого застосування, германієвий, низькочастотний малої потуж ності, номер розробки 15, група А – ГТ115А. Приклади мало 36

Розділ 1. Едектронні комплексні вироби

потужних низькочастотних транзисторів, виготовлених сплавле ним методом: германієві (р@п@р) типів МП41, кремнієві (р@п@р) типу КТ104А і ін. Приклади малопотужних високочастотних транзисторів — германієві дифузносплавні (р@п@р) ГТ310А, планарні ГТ313А, кремнієві дифузійні (п@р@п) КТ301А, планарні КТ315Е. У позначення модернізованих транзисторів входить літе ра М (наприклад, МП101А, МП21В).

Польові транзистори Польовим називають транзистор, у якому посилення сигна лу управляється вхідною напругою, що відрізняє його від біпо лярного, який управляється вхідним струмом. Польові транзи стори в порівнянні з біполярними мають великі вхідні і вихідні опори і меншу крутизну прохідних характеристик. Робота по льових транзисторів заснована на русі основних носіїв заряду в напівпровіднику. Польові транзистори залежно від способу виготовлення й електричних характеристик діляться на дві групи: транзистори з р@ ппереходом і з ізольованим затвором (МОП транзистори). Основні параметри польових транзисторів – початковий струм стоку, гранична напруга, максимальна розсіювана по тужність, максимальні напруги виводів польового транзистора. Польові транзистори мають такі умовні позначення: П1 – транзистори польові з розсіюваною потужністю не більше 1 Вт і fmах <30 МГц; П230... 300 МГц; П4 – більше 300 МГц; П7 – із розсіюваною потужністю більше 1 В Т і f mах >30 МГц; П830...300 МГц; П9 – більше 300 МГц. Приклад польових транзисторів з управляючим р@пперехо дом кремнієвий транзистор К102ЕЛ. Позначення типу польових транзисторів складається з дек ількох елементів. Перший елемент означає матеріал, із якого виготовлений прилад: германій або його сполуки – Г; кремній або його сполуки – К, сполуки галія – А. Для транзисторів, використовуваних у пристроях спеціаль ного призначення, установлено такі позначення вихідного ма 37

«Товарознавство»

теріалу: германій або його сполуки – 1; кремній або його спо луки – 2; сполуки галія – 3. Другий елемент – підклас напівпровідникового приладу (літера П). Третій елемент – призначення приладу (див. табл. 1.15). Четвертий та п’ятий елементи – порядковий номер роз робки і технологічного типу приладу (від 01 до 99). Шостий елемент – розподіл технологічного типу на пара метричні групи (літери російського алфавіту від А до Я). Набори дискретних напівпровідникових приладів познача ються відповідно до їхнього різновиду і перед останнім елемен том добавляється літера С. Наприклад: польовий транзистор, призначений для при строїв широкого застосування, кремнієвий, малої потужності, високочастотний, номер розробки 03, група А – 2ПЗОЗА, 1.6.4. Тиристори Тиристор – напівпровідниковий прилад, який має чотирь охшарову р—п—р—структуру з трьома послідовними р—ппе реходами, що характеризується двома стійкими станами. Еміттерні електроди є силовими і називаються катодом і анодом. Перехід П1 є еміттерним або катодним, перехід П2 — колекторним, а перехід П3 — еміттерним або анодним. Тирис тор, що має виводи тільки від крайніх шарів, називається діод ним тиристором або динистором; при додатковому виводі від одного із середніх шарів він називається тріодним тиристором або тринистором. Тріодні замикаємі тиристори на відміну від звичайних тріодних тиристорів здатні переключатися з відімкнутого ста ну в замкнений при подачі сигналу негативної полярності на керуючий електрод. Структура тиристора, що замикається, ана логічна структурі звичайного тріодного тиристора. Симетричні тиристори (семистори) мають п’ятишарову структуру і мають негативний опір на прямій і зворотній гілках вольтамперної характеристики. 38

Розділ 1. Едектронні комплексні вироби

Позначення типів тиристорів складається із шести еле ментів. Перший елемент позначає матеріал, із якого виготовлений прилад: германій або його сполуки – Г; кремній або його спо луки – К; сполуки галія – А. Другий елемент позначає підклас приладу: для тиристорів діодних – Н; для тиристорів тріодних – У. Третий елемент – призначення приладу (табл.1.17). Четвертий і п’ятий елементи – порядковий номер розроб ки технологічного типу приладу (від 01 до 99). Шостий елемент – розподіл технологічного типу на пара метричні групи (літери українського алфавіту від А до Я). Наприклад: тиристор тріодний, призначений для пристроїв широкого застосування, кремнієвий, середньої потужності, но мер розробки 15, група Б – КУ215Б. Таблиця 1.17. Третій елемент позначення типу тиристорів        :  '  ( & .    .   ! " 0,3 O)   '  ( & .    .  ! " 0,3,   ! " 10 O) %    :  ' 

  ' 

%   K; :  ' 

  ' 

%    ;   :  ' 

  ' 

 ; & 1 2 1 2 3 4 5 6

39

«Товарознавство»

1.7. Інтегральні мікросхеми 1.7.1. Загальні відомості про інтегральні мікросхеми Інтегральною мікросхемою (ІМС) називають мікроелект ронний виріб, що виконує визначену функцію перетворення, обробки сигналу і (або) накопичування інформації і має висо ку щільність упакування електрично з’єднаних елементів (або елементів і компонентів) і (або) кристалів, що з точки зору вимог до випробувань, приймання, постачання й експлуатації розглядається як єдине ціле. Елемент ІМС – частина ІМС, що виконує функцію якогось електрорадіоелемента, що виготовлена невід’ємно від кристала або підложки і не може бути виділена як самостійний виріб щодо вимог до випробувань, приймання, постачання й експлу атації (під електрорадіоелементом розуміють транзистор, діод, резистор, конденсатор і ін.). Компонент ІМС – частина ІМС, що виконує функції яко гось електрорадіоелементу, яку можна розглядати як само стійний виріб щодо вимог до випробувань, приймання, поста чання й експлуатації. Корпус ІМС – частина конструкцій ІМС, призначена для захисту ІМС від зовнішніх впливів і для з’єднання з зовнішн іми електричними ланцюгами за допомогою виводів. Ступінь інтеграції ІМС – показник ступеня складності ІМС, що характеризується числом елементів, які містяться в ній, і компонентів. ІМС першого ступеня інтеграції містить до 10 елементів і компонентів включно, ІМС другого ступеня інтег рації — від 11 до 100 і т.д. Серія ІМС – сукупність типів ІМС, що можуть виконувати різні функції, мають єдине конструктивнотехнологічне вико нання і призначені для спільного застосування.

40

Розділ 1. Едектронні комплексні вироби

1.7.2. Класифікація ІС Залежно від технології виготовлення інтегральні схеми діляться на напівпровідникові, плівкові та гібридні. Напівпровідниковою інтегральною схемою називається ІС, всі елементи і міжелементні з’єднання якої виконані в середині та на поверхні напівпровідника. Плівковою інтегральною схемою називається ІС, всі елемен ти і міжелементні з’єднання якої виконані тільки у вигляді плівок. Варіантами технічного виконання плівкових інтеграль них схем є тонко і товстоплінкові ІС. До тонкоплінкових умов но відносять ІС із товщиною плівок до 1 мкм, а до товстоплін кових – ІС із товщиною плівок понад 1 мкм. Гібридною інтегральною схемою називається ІС, що містить крім елементів, нерозривно зв’язаних із поверхнею підложки, прості та складні компоненти.

Функціональна класифікація ІС  $  .  &

F 



Таблиця 1.18.

 ; &

 ; &    

+ F

F+ FF

D

FD

   O L +  

F F F O L +  

> 

 ; &

F



.  & F .   $   &   $   + $  , J  .   KK& + $       # j  "

O  

 

:



 "

41

«Товарознавство»

Продовження таблиці 1.18  $  .  &  K;

 ; & 

=$#   



X

&



!   



K;



+   ' '  &



42

 ; &

 ; &    

%   O D   O +  L   %     +     C O >   >   % 

%   @O @D @ @ O +  L   %     +     C O >   >   % 

>  .  & +  $  "

O $

k #

! 

 "

O  

:



 

 "

   %           ! 

 "

:  % 

 $ ' 

  & ($'; )  –  $ O $ –   –   "

> &&;

K;

+!    $ +!     "

Розділ 1. Едектронні комплексні вироби

Продовження таблиці 1.18  $  .  & +  

 ; & =

+  

  & &

  K;

 

 ; &

 ; &    

   O > +  

= = = +O +> ++ + +

>   L  D  % 

C> C C CL C CD C C% C



C

>    

>    

> 

C



.  &  

O 

 "

O   (  &  $  ) % ;

:



 "

>  ;  '  ;   ;  

+ $   K;

/;  &   &      . $  A  .  #  

 "

>  ;  '  ; +$

'

 "

Гібридні ІС виготовляються за тонко або товстоплівковою технологією з використанням безкорпусних напівпровіднико вих приладів і керамічних конденсаторів. Для гібридних інтег ральних мікросхем виготовляються спеціальні безкорпусні ком плектні елементи: діоди, діодні збірки, біполярні та польові транзистори, керамічні конденсатори. Захист безкорпусних елементів від короткочасного впливу зовнішнього середовища 43

«Товарознавство»

до установки їх у ІС здійснюється за допомогою спеціального вологостійкого покриття або вологонепроникненого упакування. Залежно від функціонального призначення інтегральні схе ми діляться на дві основні групи – аналогові та цифрові. До аналогових відносять ІС, призначені для перетворення й обробки сигналів, що змінюються за законом безупинної функції, цифрових – ІС, за допомогою яких перетворюються й оброблю ються сигнали, виражені в двоїчному або іншому цифровому коді. Аналогові та цифрові ІС випускаються у вигляді серій, які містять сукупність ІС, що виконують різні функції, але мають єдине конструктивнотехнологічне виконання і призначені для спільного застосування. Інтегральні схеми однієї серії, як пра вило, мають єдині напруги джерел живлення, які погоджені за вхідними і вихідними опорами, рівнями сигналів. Таблиця 1.19. Класифікація аналогових мікросхем за функціональним призначенням F  + O $

+

O $ #

+

44

 $  + A  .  K;

 ; & C

>

  + 140C1, 584C1, 544C1, 533C1 175C>2, 198C%1 118C1, 157@O1, 174C3, 21

 #  .  K;

  K;  ,  '   ;

C>, C%



5908O

C, @O,C, C+,
+!    $



  k #- $ K;

O $- # K;

O $ K;

+O O

Розділ 1. Едектронні комплексні вироби

За конструктивнотехнологічною ознакою всі цифрові ІС діляться на групи. За характером виконуваних функцій в апа ратурі ІС підрозділяються на підгрупи і види всередині підгруп (табл. 1.20.). Таблиця 1.20. Класифікація цифрових ІС за функціональною ознакою  $    + ;    + !; K  !  ( ; &  $ K,    ,   &  ,   & ;,   &   &,   & '&K,   $ ,   ,    , #    " K; ,     , #   

K; ,  & )

 ; & OF, O, O >O, >=, >>, >L, >, C%, >C, >F, >, >, >, >, >@

F  

FD, F, F, F+ O, L, , +,  +   ' '  & +, %, C, >, , , , +  # ;  i      LO, L>, L, L, (OD, " # , " # ,  ;   , L, LD, L, L,  , $   ) L D$ ;   DO, D=, D, D, DL,D,DD,D,D ,D,D+,D +  ’&K;    ( /, A/, /) O, >, , , , , %, C, ,k +   & & +O, +>, +, ++,+ % $ %>, %, %, %D, %, %, %, %%

45

«Товарознавство»

Ступінь інтеграції логічних цифрових інтегральних мікрос хем визначається числом найпростіших логічних елементів (табл. 1.21.). Функціональну складність ІС пристроїв, що запа м’ятовують, можна оцінювати числом бітів пам’яті на кристалі. Таблиця 1.21. Характеристика ІС різного ступеня інтеграції C   ; & + ++ >+ >+ >+ ! "  $   & $ 

:  .  "  $ ;      10 100 1000 10000 >1 000000

:  !   ’&

  

 100 1000 10000 100000 >1 0000000

СІС – інтегральна схема середнього ступеня інтеграції ВІС –інтегральна схема більшого ступеня інтеграції НВІС – інтегральна схема найбільшого ступеня інтеграції За схемої технологічної реалізації розрізняють такі види МС: транзисторні схеми (логіка) із резисторними (РТЛ) і ре зисторноконденсаторними (РКТЛ) зв’язками, діоднотранзи сторні схеми (ДТЛ), емітернозв’язані транзисторні схеми (ЕЗЛ), транзисторнотранзисторні схеми (ТТЛ), інтегральні інжекційні схеми (ІІЛ або І2Л), ТТЛ і ІІЛ схеми з діодами Шотки (відповідно до ТТЛШ і ІІЛШ), схеми на p і nканаль них транзисторах із структурою металокиселнапівпровідник, схеми на основі транзисторів із структурою металнітридоки селнапівпровідник (МОН), схеми на приладах із зарядовим зв’язком (табл. 1.22.).

46

Розділ 1. Едектронні комплексні вироби

Таблиця 1.22. Характеристики для ІС, що виготовляються за різними технологіями % $  %%D %%Dj A 2D

™ ™ ™ ™ ™ ™ ™ ™

+ & 155, 155 531, 555, 1531, 1533, 589, 1802, 1804 561 583

' , > 10 2–20 4–8 0,001 0,2

+ 

$  +, ++ +, ++ , =+ +, ++ , =+

1.7.3. Основні параметри та позначення інтегральних мікросхем максимальна вхідна напруга – найбільша вхідна напруга інтегральної мікросхеми, при який вихідна напруга відпо відає заданій; номінальна вхідна напруга – найменша вхідна напруга інтегральної мікросхеми, при якій вихідна напруга відпо відає заданій; чутливість – найменша вхідна напруга, при якій елект ричні параметри інтегральної мікросхеми відповідають за даним; діапазон вхідних напруг – інтервал напруг від мінімальної вхідної напруги до максимальної; вхідна напруга – напруга на вході інтегральної мікросхе ми у заданому режимі; максимальна вихідна напруга – найбільша вихідна напру га, при якій зміни параметрів інтегральної мікросхеми відповідають заданим. струм споживання – струм, який споживається інтеграль ною мікросхемою від джерел живлення в заданому ре жимі; струм холостого ходу – струм, який споживається інтег ральною мікросхемою при відключеному навантаженні; 47

«Товарознавство»

™ споживана потужність Р – потужність, яка споживаєть ся інтегральною мікросхемою, що працює в заданому ре жимі, від джерел живлення. ™ вхідний опір – відношення збільшення вхідної напруги інтегральної мікросхеми до збільшення активної складо вої вхідного струму при заданій частоті сигналу. ™ вихідний опір – відношення збільшення вихідної напру ги інтегральної мікросхеми до активної складової вих ідного постійного або синусоїдального струму, що його викликала, при заданій частоті сигналу. Кількість дже рел живлення і їхньої напруги істотно впливають на га баритні розміри, масу, вартість і безпеку застосування цифрових пристроїв. Напруги, що відповідають логіч ним константам, багато в чому визначають сумісність різних серій ІМС. Споживана потужність і швидкодія ІМС залежать від режиму роботи (статичний 0 або 1 на виході, переключення з 1 на 0 або з 0 на 1), входу, на який діє переключаючий сигнал параметрів наванта ження й інших чинників. Позначення типу інтегральних схем складається з декількох елементів. Перший елемент позначає конструктивнотехнологічну гру пу ІС: напівпровідникові ІС – 1,5,7 (цифра 7 відноситься до безкорпусних інтегральних схем); гібридні ІС – 2, 4, 6, 8, інші ІС – 3. Другий елемент – порядковий номер розробки (містить дві три цифри). Третій елемент – функціональне призначення інтегральної схеми (підгрупа і вид). Четвертий елемент – порядковий номер розробки ІС у даній серії, у якій може бути декілька однакових за функціональною ознакою ІС. Він складається з однієї або декількох цифр. Іноді наприкінці умовного позначення добавляється літера, що визначає технологічне відхилення електричних параметрів типономіналу. У деяких серіях вона визначає тип корпусу, в якому випускається даний типономінал, що оговорюється в 48

Розділ 1. Едектронні комплексні вироби

технічній документації, наприклад, П – пластмасовий корпус, М – керамічний, металокерамічний і склокерамічний, Е – ме талополімерний, І – склокерамічний планарний, А – пластма совий і планарний. Для інтегральних схем, які використовуються у пристроях широкого застосування, на початку умовного позначення ста виться літера К, наприклад, інтегральний напівпровідниковий операційний підсилювач із порядковим номером розробки серії 40, порядковим номером розробки даної схеми в серії за функ ціональною ознакою, призначений для пристроїв широкого застосування, – К140УД5. Типи корпусів інтегральних мікросхем, їх габаритні розмі ри, а також умовні позначення стандартизовані. За формою проекцій тіла корпусу на площину підстави і розташування виводів корпуси поділяють на п’ять основних типів. Корпуси типів 1,2,4 i 5 у проекції на площину підстави мають прямокут ну форму, а корпус типу 3 аналогічний за формою корпусу малопотужних транзисторів, відрізняючись від останніх вели ким числом виводів (8 або 12). Розташування виводів щодо площини основи в корпусах типів 13 перпендикулярне, а в корпусі типу 4 – паралельне. Корпус типу 5 – прямокутний, плоский, безвиводний. Електричне з’єднання ІС, розміщеної в такому корпусі, здійснюється за допомогою металізованих кон тактних площадок за периметром корпусу. Корпуси мікросхем одного типу можуть розрізнятися за розмірами, кількістю ви водів та їх розташуванням. За габаритними розмірами подібні за конструкцією корпуси підрозділяють на типорозміри, кож ному з яких привласнюють шифр, що складається з позначки підтипу корпусу (12, 21, 31, 41) і двозначного числа, що позна чає порядковий номер типорозміру. Інтегральні мікросхеми характеризуються сукупністю параметрів, що відповідають їх функціональному призначенню. Значення цих параметрів вка зуються в технічній документації та довідкових даних. Парамет ри окремих елементів ІС не наводяться. У довіднику серії мікросхем розташовуються в порядку зростання їх номера. 49

«Товарознавство»

1.8. Мікропроцесори 1.8.1 Загальна характеристика пристроїв З розвитком технології і схемотехніки цифрових інтег ральних схем з’явилася можливість створювати складні при строї обробки цифрової інформації у вигляді компактних мікросхем. Однак збільшення складності реалізованого алго ритму обробки, як правило, звужує область його застосуван ня. Усунути протиріччя між складністю ВІС і її універсальн істю вдалося за рахунок програмування виконуваних мікросхемою функцій. У програмованих ВІС споживач може шляхом подачі визначених командних сигналів задати один із можливих режимів роботи. Яскравим представником про грамованих ВІС є мікропроцесор. Мікропроцесор – це пристрій, виконаний у виді однієї або декількох великих інтегральних схем ВІС. Таким чином, мікроп роцесор представляє собою напівпровідниковий прилад, що складається з однієї або декількох програмнокерованих ВІС і виконує функції автоматичної обробки цифрової інформації. Його мініатюрні габаритні розміри і незначна маса, мале спо живання енергії відкрили можливість для введення мікропро цесора безпосередньо в електронну схему вимірювального при ладу, засобів управління й інших пристроїв. Мікропроцесор набагато дешевший, більш економічний і надійний у роботі, чим звичайний процесор, побудований із набору інтегральних схем малого і середнього рівнів інтеграції. Так як мікропроцесор представляє собою універсальну ВІС із програмованою логікою роботи, то він замінив багато типів інтегральних схем із жорсткою, фіксованою логікою. Зміна про грами надає можливість вирішити за допомогою мікропроцесо ра безліч різноманітних завдань. Необхідно підкреслити, що мікропроцесор розрахований на спільну роботу із запам’ятовуючими пристроями і пристроями введеннявиводу інформації. 50

Розділ 1. Едектронні комплексні вироби

1.8.2. Класифікація мікропроцесорів. Залежно від функціональних можливостей мікропроцесо ри поділяють на універсальні та спеціалізовані. Під універсальним мікропроцесором (інакше мікропроцесо ром загального призначення) розуміють мікропроцесор, якому властиві всі особливості центрального процесора. Такі мікроп роцесори є основою мікроЕОМ, використовуються для вирі шення широкого кола завдань у системах управління, вимірю вальних приладах, діагностичних пристроях та ін. Спеціалізований мікропроцесор розрахований на вузьке зас тосування, вирішення конкретного завдання й оптимізований за визначеним параметром. Мікропроцесорний комплект або набір – це сукупність спец іально розроблених окремих мікропроцесорних та інших інтег ральних схем, які сумісні за своїми конструктивнотехнологіч ними даними, тобто можуть бути зібрані в єдине ціле. Вони призначені для спільної роботи в мікроЕОМ, мікропроцесор них системах, мікроконтролерах та ін. Зазвичай до комплекту входять ВІС; мікропроцесора, пам’яті, вводувиведення інфор мації, мікропрограмного управління та ін. Мікропроцесорна система – це зібрана в єдине ціле су купність взаємодіючих ВІС мікропроцесорного комплекту – модулів (іноді доповнена ВІС з інших комплектів), організова на в працюючу систему, тобто обчислювальна або управляюча система з мікропроцесором у якості вузла обробки інформації. Система, у якій використовуються два або більше мікропроце сорів, називається мультимікропроцесорною системою. Крім розглянутих понять мікропроцесора, мікропроцесор ного комплекту і мікропроцесорної системи наведемо ще виз начення мікроЕОМ і мікроконтролера. На практиці нерідко застосовують функціональний блок, що містить мікропроцесорний комплект і оформлений конст руктивно у виді плати. Він може виконувати роль мікроЕОМ, що вбудовується у вимірювальний прилад або іншу апаратуру (без джерела живлення, корпусу, пульта управління, перифер 51

«Товарознавство»

ійних вузлів), але не здатної працювати як самостійний, авто номний пристрій. Такий блок, що виконує функції управління, називають мікроконтролером. Іноді для скорочення його нази вають просто контролером. Класифікуючи мікропроцесорні ВІС за складом функціональ них блоків і їх внутрішньої організації, можна виділити три гру пи: однокристальні МП, багатокристальні МП на секційних мікропроцесорних комплектах ВІС і однокристальні мікроЕОМ. Однокристальні МП відрізняються фіксованою структурною розрядністю і системою команд. Для них характерні послідов на організація обчислювального процесу, послідовний обмін інформацією із загальною інформаційною магістраллю, що з’єднує всі внутрішні блоки МП. Розроблювач обчислювальних пристроїв на однокристальних МП складає програми на основі фіксованої системи команд конкретного МП і не має можли вості змінити її. Таблиця 1.23. Приклад функціонального набору мікропроцесорного комплекту БІС із фіксованою системою команд   >+ >+ $ $   ; & C  #. >+

>+     

52

    >+ k  . ,  . $ ,   $  , " # .   . #., J $H&,  .

#., J $H&,     , J $H&, .

 , J $H& >  ,     ,    & ,   A/

Розділ 1. Едектронні комплексні вироби

У даний час застосовуються тільки однокристальні МП, на їх основі з удосконаленням технологій мікроелектроніки збільшувалася розрядність команд і швидкодія МП із перших МП на 8 розрядів до 64 розрядів і швидкості процесора з 1 мГц до 1 гГц. 1.8.3. Основні технічні характеристики мікропроцесорів Властивості мікропроцесорів можуть бути описані багатьма характеристиками. До основних з них, якими користуються при порівнянні і виборі мікропроцесорів, можна віднести: 1. Вид мікропроцесора (універсальний або спеціалізований, однокристальний або багатокристальний). 2. Технологія виготовлення: рканальна МОП (рМОП), пканальна МОП (п@МОП), комплементарна МОП (МОП), кремній на сапфірі, біполярна ТЛ, ТТЛ із діодами Шотки (ТТЛДШ), інжекційної інтегральної логіки (І2Л), еміттернозв’я заної логіки. 3. Розрядність (4; 8; 16; 32) – довжина інформаційного сло ва, що може бути одночасно оброблена мікропроцесором. Вона може бути фіксованою або нарощуваною (у багатокристальних мікропроцесорів). 4. Ємність пам’яті. 5. Принцип управління: програмне управління з «жорсткою логікою», мікропрограмне управління (збережена в пам’яті ло гіка). 6. Швидкодія. У довідниках найбільш часто її характеризу ють тривалістю виконання однієї операції. 7. Потужність споживання. 8. Живлячі напруги (число рівнів, номінали), 9. Конструктивні дані: габаритні розміри корпусу, число виводів. 10. Умови експлуатації (інтервал робочих температур, відносна допустима вологість повітря, вібраційні навантажен ня та ін.). 53

«Товарознавство»

11. Надійність. 12. Вартість. Максимальна ємність пам’яті сучасних МП складає декіль ка сотень Мбайт. Потужність розсіювання є параметром, що залежить від тех нології виконання МП, ступеня інтеграції елементів на кристалі та топології схеми. Даний параметр впливає на тепловий режим експлуатації й у підсумку на надійність МП. Повна мікропроцесорна система, що включає мікропроце сор, пам’ять, порти введеннявиведення, називається мікроком п’ютером або мікро@ЕОМ. Прикладом застосування мікропроцесорів у приладобуду ванні служить виконаний на базі мікропроцесора цифровий вольтметр. Зовнішніми пристроями введення цього приладу є аналогоцифровий перетворювач і селекторні перемикачі діапа зонів і функцій; зовнішнім пристроєм виводу служить цифро вий індикатор. Базова мікроЕОМ залишається при цьому не змінною незалежно від того, чи застосовується вона у калькуляторі чи у вольтметрі.

1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.

54

Контрольні питання Що відноситься до електронних комплектувальних ви робів? Наведіть класифікацію електронних комплектувальних виробів. Визначте призначення резисторів, умови постачання та наведіть їх класифікацію та основні електричні параметри. Визначте поняття, види, призначення, основні парамет ри електронних конденсаторів. Наведіть приклади маркірування конденсаторів. Визначте види та призначення електронних та електрон нопроменевих приладів. Назвіть параметри та розкрийте принципи позначення електроннопроменевих трубок.

Розділ 1. Едектронні комплексні вироби

8. Наведіть класифікацію та визначте призначення іонних приладів. 9. Наведіть класифікацію та призначення напівпровіднико вих приладів. 10. Визначте, що таке діоди, наведіть їх класифікацію та по значення. 11. Визначте, що таке транзистори, наведіть класифікацію та позначення транзисторів. 12. Визначте, що таке тиристори. Назвіть характеристику та позначення тиристорів. 13. Визначте, що таке інтегральні мікросхеми, їх позначен ня і функціональна класифікація. 14. Визначте, що таке мікропроцесор. Назвіть класифікацію та основні технічні характеристики мікропроцесорів.

55

Розділ 2 ЕЛЕКТРИЧНІ МАШИНИ 2.1. Загальні відомості про електричні машини 2.1.1. Поняття про електричні машини Прогрес сучасної науки і техніки нерозривно пов’язаний із застосуванням електричної енергії в різних виробничих проце сах і пристроях. Електричні машини широко застосовують на електричних станціях, у промисловості, на транспорті, в авіації, у системах автоматичного регулювання і управління, у побуті. Вони пере творюють механічну енергію в електричну і, навпаки, електрич ну енергію в механічну. Машина, що перетворює механічну енер гію в електричну, називається генератором. Перетворення електричної енергії в механічну здійснюється двигуном. Будьяка електрична машина може бути використана як генератором, так і двигуном. Ця властивість змінювати напрямок енергії, що пе ретворюється нею, називається оборотністю машини. Електрич на машина може бути також використана для перетворення елек тричної енергії одного роду струму (частоти, числа фаз змінного струму, напруги постійного струму) в енергію іншого роду стру му. Такі електричні машини називаються перетворювачами. Електричні машини застосовують у всіх галузях промисло вості. Внаслідок цього існує велика їх різноманітність. Вони розрізняються за принципом дії, потужністю, частотою обертан ня й іншими ознаками. Широкому поширенню електричних машин сприяють їх високий ККД, зручність обслуговування і простота управління. Електричні машини діляться на машини постійного струму і машини змінного струму. Машини змінного струму можуть бути синхронними і асинхронними, однофазними і багатофаз ними. Найбільш широке застосування знайшли трифазні син хронні й асинхронні машини, а також колекторні машини 56

Розділ 2. Електричні машини

змінного струму, що дозволяють здійснювати економічне регу лювання частоти обертання в широких межах. Принцип дії електричної машин заснований на використанні законів електромагнітної індукції й електромагнітних сил. У ре зультаті взаємодії струму в провіднику з магнітним полем полюсів магнітів створюється електромагнітна сила, ця сила буде спрямо вана назустріч силі, що переміщає провідник у магнітному полі. Для збільшення електрорушійної сили і електромагнітних сил електричні машини мають обмотки, що складаються із ве ликої кількості провідників, що з’єднуються між собою так, щоб електрорушійні сили у них мали однаковий напрямок і підсу мовувалися за значенням [двигун]. У провіднику електрорушійна сила буде індукована також і в тому випадку, коли провідник непорушний, а переміщаєть ся магнітне поле полюсів [генератор]. 2.1.2. Класифікація електричних машин Електричні машини класифікують за такими ознаками: ™ принципом дії і призначенням – на генератори, двигуни, перетворювачі й електромеханічні перетворювачі сигналів; ™ характером виконання функцій – виконавчі двигуни, та хогенератори, поворотні трансформатори, електромашини синхронного зв’язку (сельсини), лінійні двигуни, електро машини подвійного живлення, мікродвигуни загального застосування та ін.; ™ родом струму, що генерується або споживається – пост ійного (колекторні, вентильні) і змінного (асинхронні та синхронні); ™ потужністю – мікромашини (до 500 Вт), малої (0,510 кВт), середньої (10200 кВт) і великої потужності (200 кВт і більше); ™ конструкцією – із фазовим і короткозамкнутим ротором; ™ формою виконання і побудовою з позначенням: Е – без підшипників і вала, Щ – із щитовими підшипниками, ЩС – із щитовими і стояковими, С – із стояковими, Ф – із фланцевим кріпленням, В – із вертикальним валом, А – спарені машини, О – машини, що обдуваються, П – із 57

«Товарознавство»

підвищеним пусковим моментом, С – із підвищеним ков занням, В – машини, що вбудовуються, К – з фазовим ро тором, Т – для текстильної промисловості, Л – полегшені; ™ характером зміни навантаження і режимом роботи тривалого, короткочасного і повторно – короткочасного; ™ способом збудження – із незалежним і самозбудженням (паралельним, послідовним і змішаним); ™ залежно від вимог до захисту машин від впливу зовнішньо@ го середовища – відкриті, захищені, водозахищені, закриті, вибухобезпечні, герметичні. До підгрупи електротехнічних машин відносяться також статичні електромагнітні пристрої – електричні трансформато ри, оскільки фізичні явища, що протікають у них, відповідають природі електромагнітних процесів. На рис. 2.1 наведена класифікація електричних машин за різними ознаками. D%L: OjLL

 ; "

 ; "

 . $ 

 $ 

 $

F 

/ '  !' &

/ '  !' &

/   !' &

/   !' &

/    !' &

/    !' &

/  "  !' &

/  "  !' &



 $

%$  "  K;

 $

+ 

 $

F 

O 

 $

O   $      O   $  #   A!  #   . "   $ ’& ( )

Рис. 2.1. Класифікація електричних машин

58

%$ 

Розділ 2. Електричні машини

1 4 3

2 5

Рис. 2. 2. Генератор постійного струму 1 – північний полюс магніту, 2 – південний полюс магніту, 3 – рамка, 4 – колектор, 5 – зовнішнє коло

При обертанні рамки в полі магніту в ній індукується змінна ЕРС, що створює змінний струм у рамці. За допомогою колек тора змінна ЕРС, що індукується у рамці, випрямляється, і в зовнішньому колі створюється постійний за напрямком струм. Для практичних цілей такі генератори не підходять, тому що від них неможливо одержати якунебудь значну електроруш ійну силу, а отже, і необхідну потужність. Тому в генераторах, як правило, застосовуються електромагніти, що створюють сильний магнітний потік. Генератор постійного струму складається з таких основних частин: магнітної системи, якоря з робочою обмоткою, колекто ра, щіток із щіткотримачами і допоміжними частинами (рис. 2.2.). Магнітна система (нерухома частина, яка призначена для створення головного магнітного поля) генератора необхідна для створення необхідного магнітного потоку і складається з по люсних сердечників, полюсних котушок (котушок збудження) і станіни. Магнітна система генератора постійного струму залежно від потужності виготовляється з різною кількістю полюсів. Генера тори невеликої потужності виготовляють двополюсними, а ге нератори великої потужності — багатополюсними, тому що за 59

«Товарознавство»

інших рівних умов електрична потужність генератора зростає зі збільшенням кількості його полюсів. Станина генератора представляє собою його загальний кістяк, до якого кріпляться полюсні сердечники (полюси) для створення головного магнітного поля. Станина виготовляється з м’якої литої сталі, яка має хорошу магнітну проникність і знач ний залишковий магнетизм. Якір – це обертова частина генератора, в якій індукується електрорушійна сила (ЕРС). Якір складається із зубцюватого сердечника, обмотки, укладеної в його пазах, і колектора, насад женого на вал якоря. Якір генератора служить одночасно як для розміщення на ньому обмотки, так і для зменшення опору маг нітного ланцюга генератора (рис.2.2). У генераторах постійного струму застосовуються два типи якірних обмоток: петльова (або паралельна) обмотка і хвиляс та (або послідовна) обмотка. Хвиляста обмотка відрізняється від петльової тим, що кожна секція з’єднується з іншою, наступною по ходу, обмоткою, розташованою під наступною парою по люсів, у той час як у петльовій обмотці секція з’єднується з іншою, наступною по ходу обмоткою, розташованою під тією ж парою полюсів. Хвиляста обмотка застосовується в якорях ба гатополюсних машин. Щітки служать для відводу (зняття) ЕРС, створюваної гене ратором. Виготовляються щітки з пресованого вугілля. Робоча поверхня щіток точно притирається (пришліфовується) до по верхні колектора. Притерті до колектора щітки вставляються в спеціальні обойми, які називаються щіткотримачами. Призначен ня щіткотримачів із пружинами – утримувати щітки в правиль ному положенні і притискати їх до поверхні колектора. Колектор – це пристрій, який дозволяє здійснювати безпе рервне перетворення змінного струму в постійний (переклю чення напрямів струму в рамці для її безперервного руху). За конструкцією колектор – це порожнистий циліндр, зібраний із ізольованих одна від одної мідних пластин. Щоб привести магнітну систему генератора у робочий стан, необхідно викликати в ній сильний магнітний потік. Процес 60

Розділ 2. Електричні машини

1 2

4

3

Рис. 2.3. Схема побудови генератора з електромагнітами і сталевим якорем 1 – обмотка збудження, 2 – північний полюс магніту, 3 – південний полюс магніту, 4 – якір

Рис.2.4. Полюсний сердечник з обмоткою збудження

цей називається збудженням генератора. Для збудження гене ратора по його обмотці збудження необхідно пропустити струм, що називається струмом збудження. На полюсних сердечниках кріпляться полюсні котушки. З’єднані за визначеною схемою, вони утворюють обмотку збуд ження. У машинах великої потужності полюсні сердечники виготовляються окремо від станіни і за допомогою спеціальних болтів кріпляться до станіни (рис.2.4). Найважливішою класифікаційною ознакою машин постійно го струму є спосіб збудження головного магнітного поля. За цією ознакою генератори розділяються на два основних типи: генератори з незалежним збудженням і генератори із самоз будженням. У генераторах із незалежним збудженням живлення обмот ки збудження здійснюється від стороннього джерела електрич ної енергії (частіше всього від акумуляторної батареї) або від іншого генератора постійного струму. У генераторах із самоз будженням живлення обмотки збудження здійснюється від самого генератора, тобто він сам себе збуджує. 61

«Товарознавство»

Генератори постійного струму із самозбудженням розді ляються за способом включення обмоток збудження на три типи: генератори з паралельним, послідовним і змішаним збудженням. Генератор із паралельним збудженням. Обмотка збуджен ня генератора з паралельним збудженням з’єднана паралельно з обмоткою якоря і зовнішнього кола. Генератор із паралельним збудженням має такі властивості: збуджується при розімкнуто му зовнішньому ланцюзі і не збуджується, якщо його якір зам кнутий накоротко. Так відбувається тому, що при короткому замиканні якоря струм в обмотку збудження не йде. Напруга генератора деякою мірою залежить від навантаження. Генера тори з паралельним збудженням менше за інші типи машин бояться коротких замикань. Генератор із послідовним збудженням. Обмотка збуджен ня генератора з послідовним збудженням з’єднується по слідовно з обмоткою якоря і зовнішнього ланцюга. Обмотка збудження складається з малої кількості витків товстого дро ту і має незначний опір. Тому падіння напруги на ній при роботі генератора невелике. Потужний магнітний потік у да ному випадку утворюється тому, що по обмотці збудження проходить великий струм (струм якоря). При розімкнутому зовнішньому ланцюзі збудження генератора неможливе. Для збудження генератора необхідно замкнути зовнішній ланцюг на невеликий опір. Генератор із послідовним збудженням боїться коротких замикань. Генератор із змішаним збудженням має дві обмотки збуд ження: одна включена паралельно з обмоткою якоря і зовніш нього ланцюга, інша послідовно. Обмотка, включена паралель но, служить для створення основного магнітного потоку полюсів, а обмотка, включена послідовно, – для підтримки по стійної напруги на затисках генератора при збільшенні наван таження. Генератор із змішаним збудженням збуджується як при розімкнутому, так і при замкнутому зовнішньому ланцюзі. Генератори постійного струму застосовуються в зварювальних апаратах, в освітлювальній системі пасажирських потягів та ін. 62

Розділ 2. Електричні машини

2.1.3. Електродвигуни постійного струму Електричні машини, що перетворюють електричну енергію в механічну, називаються електродвигунами. Першу електрич ну машину сконструював у 1834 р. російський вчений Борис Семенович Якобі. У 1838 р. Якобі вперше у світі практично застосував свою електричну машину для приведення в обертання гребного гвин та човна. Як було зазначено вище, машина постійного струму може працювати як генератором, так і електродвигуном. Тому гене ратори й електродвигуни мають однакову конструкцію. Зазначимо, що в розглянутому нами випадку роботи елект ричної машини як електродвигуна напрямок струму в рамці та кий же, як у випадку роботи її як генератора, однак напрямок обертання якоря генератора й електродвигуна протилежний. При одночасній зміні напрямку струму в якорі і в обмотці збудження напрямок обертання не зміниться. Зазвичай зміну напрямку обертання якоря (реверсування) здійснюють зміною напрямку струму в якорі. Як і генератори, електродвигуни постійного струму бувають трьох типів: із паралельним, послідовним і змішаним збудженням. Електродвигун із паралельним збудженням має такі властивості: ™ швидкість обертання якоря електродвигуна при зміні на вантаження в межах від холостого ходу і до номінально го змінюється в незначних межах (залишається практич но постійною); ™ електродвигун може працювати вхолосту (без зовнішнь ого навантаження), при цьому обмотка збудження повин на бути підключена до повної напруги мережі; ™ обертаючий момент електродвигуна пропорційний струму якоря, тому що магнітний потік залишається постійним; ™ струм, який споживається електродвигуном із мережі, прямо пропорційний навантаженню двигуна. Якщо електродвигун із паралельним збудженням обертаєть ся без навантаження (вхолосту), то при обриві ланцюга збуд ження він розвиває неприпустиму кількість обертів. 63

«Товарознавство»

Електродвигун із послідовним збудженням.. Струм, який споживається електродвигуном, проходить через якір і через обмотку збудження. Через це магнітний потік не залишаєть ся весь час постійним, як в електродвигуні з паралельним збудженням, а змінюється зі зміною струму якоря і, отже, за лежить від навантаження. Електродвигун із послідовним збудженням має такі власти вості: ™ зі зміною навантаження швидкість обертання якоря різко змінюється; ™ електродвигун можна пускати в хід лише при наявності навантаження, інакше двигун піде «вразнос»; ™ при пуску в хід, а також при перевантаженнях двигун розвиває великий обертаючий момент; ™ струм, який споживається із мережі, із збільшенням на вантаження збільшується в меншій мірі, ніж в електрод вигуні з паралельним збудженням. Електродвигуни з послідовним збудженням застосовують ся як тягові двигуни у трамваях, електровозах, а також у підйомних кранах. Електродвигун із змішаним збудженням. Ці електродвигу ни за своєю характеристикою займають проміжне положення між електродвигунами з послідовним і паралельним збуджен ням. При відсутності навантаження (при холостому ході) елек тродвигун працює як двигун із паралельним збудженням. Двигуни постійного струму коштують у три – п’ять разів дорожче ніж асинхронні двигуни змінного струму і вима гають великих витрат на обслуговування. Тому вони зна ходять застосування в тих випадках, коли їх особливі вла стивості (широкі межі регулювання швидкості обертання і можливість одержання спеціальних механічних характери стик) відіграють вирішальне значення. Двигуни постійного струму застосовують на залізничному транспорті, у трамва ях, тролейбусах, у приводах підйомних пристроїв, у мета лургії, у приводах прокатних станів, на судах з електричною передачею для обертання гребних ґвинтів. Величезна різно 64

Розділ 2. Електричні машини

манітність механізмів, що працюють у різноманітних умо вах, висуває особливі вимоги до електродвигунів. Наприк лад, металоріжучі верстати повинні працювати з кутовою швидкістю, що не залежить від навантаження, тобто двигу ни повинні мати жорсткі механічні характеристики. Цій вимозі добре задовольняють двигуни постійного струму з незалежним або паралельним збудженням. Можливість регулювання швидкості обертання дає змогу застосовувати зазначені двигуни в підйомних кранах, у тек стильній, металургійній промисловості, рідше у вентиляторах і насосах, на транспорті. Часто, наприклад, при намотуванні бух ти на котушку, обробці торців деталей і т.д. зміна швидкості повинна підкорятися деякому визначеному закону. Досить економічне, глибоке і плавне регулювання частоти обертання зробили їх незамінними протягом багатьох деся тиліть. Але в останні роки широке використання тиристорних регуляторів частоти дозволило застосовувати для цих цілей асинхронний двигун, що поступово почав витискати двигун постійного струму насамперед на транспорті. 2.1.4. Електричні мікромашини постійного струму Електричні машини невеликої потужності (до 600 Вт) на зиваються мікромашинами.

Тахогенератори Тахогенератор – це пристрій для перетворення механічно го обертання в електричний сигнал ( вихідна напруга пропор ційна частоті обертання). Тахогенератори постійного струму виконують із постійни ми магнітами на статорі або з електромагнітним збудженням від незалежного джерела постійного струму. У них використову ють якір звичайного типу з барабанною обмоткою, а також порожній або дисковий із печатною обмоткою. При незмінно му струмі збудження ЕРС пропорційна частоті обертання, що є основою для використання машини постійного струму як тахогенератора. 65

«Товарознавство»

Переваги і недоліки. Перевагами тахогенераторів постійного струму є: малі габарити і маса при великій вихідній потужності; відсутність фазової погрішності, що обумовлено роботою на активне навантаження; крім того, у машинах із постійними магнітами не потрібно мати допоміжне джерело електричної енергії для збудження. Однак у порівнянні з тахогенераторами змінного струму вони мають ряд недоліків: складність конст рукції, високу вартість, нестабільність вихідної характеристики, пульсації вихідної напруги і радіоперешкоди.

Мікродвигуни Мікродвигуни постійного струму застосовуються в автома тичних пристроях і використовують для обертання різних ме ханізмів і перетворення електричного сигналу в механічне пе реміщення вала. В останньому випадку їх називають виконавчими двигунами постійного струму. Мікродвигуни постійного струму, які застосовуються в ав томатичних пристроях, бувають із збудженням від постійних магнітів (ДПМ), із повним ротором (ДПР), безпазовим якорем, печатною обмоткою якоря, напівпровідниковими регуляторами швидкості обертання (РС), безнитковими (БМПТ) і універсаль ними колекторами (УКД). З виконавчих двигунів постійного струму найкращими вла стивостями володіє двигун із якірним управлінням. Для нього характерний швидкий розгін двигуна. Основним недоліком двигуна з якірним управлінням є порівняно велика потужність управління. Для двигуна з полюсним управлінням характерна невели ка потужність управлінням і гарне використання машин. Од нак усі інші властивості цього двигуна значно гірші, ніж двигу на з якірним управлінням, тому в сучасних автоматичних пристроях застосовують, головним чином, виконавчі двигуни з якірним управлінням і тільки в окремих випадках (при малій потужності двигуна) використовують полюсне управління. 66

Розділ 2. Електричні машини

Універсальні колекторні двигуни У пристроях автоматики і різних електропобутових прила дах широко застосовують універсальні колекторні двигуни по тужністю від декількох ватів до декількох сотень ватів, що мо жуть працювати від джерел як постійного струму, так і однофазного струму. Розглянутий двигун влаштований так само, як і двигун по стійного струму з послідовним збудженням. Електромашинні підсилювачі (ЕМП) ЕМП застосовують у схемах автоматики для підсилення керуючих сигналів, одержуваних від різних датчиків, сельсинів, поворотних трансформаторів та інших пристроїв. ЕМП являють собою спеціальні електричні генератори постійного або змінного струму, вихідна потужність яких може змінюватися в широких межах шляхом зміни потуж ності управління. Відношення вихідної потужності до по тужності управління називають коефіцієнтом підсилення по потужності. Сучасні ЕМП мають дуже великі коефіцієнти підсилення, необхідні для підсилення порівняно слабких керуючих сигналів. Найпростішим ЕМП є звичайний генератор постійного струму з незалежним збудженням, у якого потужність, що по дається на обмотку збудження (управління), у багато разів менша від потужності, яку одержують на виході від обмотки якоря. Посилення потужності в цій машині відбувається за ра хунок механічної енергії, що поступає від приводного двигу на, що є характерним і для всіх інших ЕМП. Однак у генера торах із незалежним збудженням не можна одержати великі коефіцієнти підсилення, необхідні для сучасних систем авто матичного регулювання, тому розроблений ряд спеціальних машин. Існують різні типи ЕМП постійного і змінного стру му з різними принципами дії. 67

«Товарознавство»

Вимоги до мікромашин До окремих видів мікромашин висуваються специфічні ви моги, що обумовлені особливостями їх експлуатації. Так, мікро машини, що застосовуються в аудіозаписуючій та аудіовідтво рювальній апаратурі, повинні мати низький рівень створюваних шумів. Мікромашини, що використовуються в радіоапаратурі, комп’ютерній техніці, не повинні створювати значних радіопе решкод. Усі ці обмеження призводять до збільшення габаритів, маси, погіршення енергетичних показників. 2.1.5. Номінальні дані та позначення електричних машин постійного струму Номінальні дані – це параметри, що характеризують основні енергетичні показники машини та умови роботи, на які вона розрахована. Номінальними величинами електричних машин постійно го струму є: ™ потужність (кВт) – для генератора електрична потужність на затискачах, для двигуна – механічна потужність на валу ™ швидкість обертання (об/хв) – для двигуна ™ напруга на затискачах машини (В) – для генератора ™ дозволена (номінальна) зміна швидкості обертання (%) ™ дозволена (номінальна) зміна напруги (%) ™ струм ™ режим роботи ( тривалий, короткочасний) Номінальна потужність електричної машини – по тужність, на яку розрахована дана машина за умовами на грівання та безаварійної роботи протягом установленого тер міну експлуатації. Номінальні потужності всіх видів електричних машин стандартизовані, так само стандартизо вані і номінальні частоти обертання. Електричні машини ви пускають на стандартні напруги, узгоджені зі стандартними напругами електричних ланцюгів (220 В, 380 В), стандартна напруга генераторів на 5–10% вища, ніж двигунів, що викли кано втратами напруги в електричних ланцюгах. 68

Розділ 2. Електричні машини

Електричні машини можуть працювати і за неномінальних умов, однак при роботі в цих умовах енергетичні показники будуть відрізнятися від паспортних даних. Зазвичай при наван таженнях, менших від номінальних, ККД і коефіцієнт потуж ності машини менші від номінальних. При навантаженнях, більших за номінальні, з’являється небезпека надмірного підви щення температури частин машини, що може призвести до передчасного виходу з ладу машини. Нерідко вирішальне значення при виборі двигуна мають економічні показники: ККД, маса, габарити, вартість двигуна і його установки, витрати по експлуатації і ремонту. У двигунів постійного струму варто контролювати настроювання кому тації, відсутність нагару на щітках і колекторі, натискання і знос щіток, знос колекторних пластин і т.ін. Однак найбільш важким завданням є вибір потужності двигуна, яка визначається роз рахунками і залежить, головним чином, від його нагрівання. У структуру позначень машин постійного струму входять такі компоненти: ™ найменування серії: 2П, 4П, ™ виконання за способом захисту і вентиляції (захищене виконання – машини, захищені від випадкового дотику до обертових частин та частин зі струмом, а також від по трапляння усередину сторонніх предметів; закрите вико нання – виключає безпосереднє сполучення між їх внутрішнім середовищем та навколишнім середовишем), ™ висота осі обертання, мм, ™ умовна довжина: М – середня, L – велика, ™ наявність умонтованого тахогенератора: Г (при його відсутності літера не ставиться), ™ кліматичне виконання: У – для помірного клімату, X – холодного і т.ін., ™ категорія розміщення : 1,2,3,4 і т.д. Наприклад, 2ПН280МГУХ4 означає, що двигун постійно го струму серії 2П, захищеного виконання з самовентилюван ням, з висотою осі обертання 280 мм, середньої довжини (М), з умонтованим тахогенератором (Г), призначений для робо 69

«Товарознавство»

ти в холодному (X) і помірному (У) кліматі з категорією роз міщення 4. Залежно від потужності машини єдиної серії П діляться на 3 групи: І: 0,3 до 200 кВт, ІІ: 2001400 кВт, ІІІ: вище 1400 кВт. Електричні машини (двигуни і генератори) мають паспорт ну табличку, у якій зазначені їх номінальні дані: потужність, напруга, струм, швидкість обертання, ККД, частота, коефіцієнт потужності, число фаз, режим роботи, схема включення обмо ток, маса, клас ізоляції, а також тип і заводвиробник.

2.2. Електричні машини змінного струму 2.2.1. Генератори змінного струму Електричні машини, що виробляють змінний струм, нази ваються генераторами змінного струму. Генератори змінного струму можуть бути однофазними і трифазними (рис 2.5., 2.6).

  ;

+

  ' ;

m  j 

A!

 . .  & '  & $  

 

 &

$ 

Рис. 2.5. Побудова генератора змінного струму

70

Розділ 2. Електричні машини

Генератор змінного струму складається із магнітної систе ми і ротора, у якому індукується ЕРС. У генератора змінного струму немає колектора, а замість нього на валі укріплені кон тактні ( щіткознімальні) кільця (рис. 2.6.). Магнітна система генератора служить для створення необ хідного магнітного потоку і складається з полюсних сердечників і статора (нерухомої частини генератора). Частотомір

Рис.2.6. Схема однофазного чотирьохполюсного генератора змінного струму

В електричних машинах змінного струму рухома (оберто ва) частина називається ротором. На роторі генератора знаходиться обмотка збудження, що є особливістю генераторів змінного струму. Це обумовлено тим, що генератори змінного струму виготовляються, як правило, ве ликої потужності і мають велику швидкість обертання ротора. Для обмотки збудження генератора змінного струму по трібне окреме джерело електричної енергії. Зазвичай таким джерелом є генератор постійного струму — збудник. Найбільше поширення в техніці сильних струмів одержали трифазні генератори, що відрізняються від однофазних лише тим, що мають три самостійні обмотки, розташовані по окруж ності відносно один одного під кутом 120° (Рис.2.7.). 71

«Товарознавство»

Рис. 2.7. Схема трифазного двохполюсного генератора змінного струму

Існує два види генераторів змінного струму: синхронні й асинхронні. Розмір індукованої у генераторі ЕРС залежить від швидкості обертання магнітів (ротора). Якщо частота змінної ЕРС у гене раторі змінного струму пропорційна швидкості обертання рото ра, то такі генератори називають синхронними, якщо частота змінної ЕРС у генераторі змінного струму не дорівнює швидкості обертання ротора, то такі генератори називають асинхронними. Через низькі експлуатаційні характеристики асинхронні генератори практично не використовуються.. На практиці застосовуються синхронні генератори: турбогене ратори (в парових і газових турбінах потужністю до 300 мВт), гідро генератори ( в гідравлічних турбінах потужністю до 235000 кВт). До синхронних генераторів загального призначення відносять син хронні генератори серій СГ2, СГД2, ОС, ЕСС та ін.

Тахогенератори Тахогенератори застосовують в автоматичних пристроях для перетворення механічного обертання в електричний сиг нал. В ідеальному випадку тахогенератор повинен давати на виході напругу, пропорційну частоті обертання. Тахогенератори призначені для таких цілей: вимір частоти обертання, дії, що прискорюють і сповільнюють сигнали вико 72

Розділ 2. Електричні машини

нання операції, диференціювання й інтегрування в схемах лічильнообчислюваних пристроїв. Вимоги до тахогенераторів. Головною вимогою є дотриман ня пропорційності між частотою обертання і вихідного елект ричного сигналу. Вимоги до точності тахогенератора різні за лежно від умов роботи. При вимірі частоти обертання потрібна порівняно висока точність, звичайно припустима погрішність 12,5%. Найбільшу точність повинні мати тахогенератори, що працюють в якості диференціюючих та інтегруючих ланках в обчислювальних пристроях. Тахогенератори повинні забезпе чувати високу надійність роботи в широкому діапазоні зміни температури і вологості, при вібраціях і ударних навантажен нях; більшу швидкодію; безшумність і відсутність радіопереш код. Вони повинні бути простими за будовою і мати малі роз міри і масу. Найбільш повно цим вимогам задовольняє асинхронний тахогенератор із порожнім немагнітним ротором. 2.2.2. Електричні двигуни змінного струму Електричні двигуни змінного струму підрозділяються на синхронні й асинхронні двигуни.

Асинхронні електродвигуни Широке поширення в техніці одержали так звані асинх ронні двигуни трифазного струму. У 80х роках минулого сторіччя російський інженерелект рик Михайло Осипович ДоливоДобровольський вперше у світі запропонував асинхронний електродвигун. Принцип дії асинхронного двигуна заснований на викори станні обертового магнітного поля. Для з’ясування принципу дії такого двигуна розглянемо такий дослід (рис. 2.8). Установимо підкововидний магніт на осі таким чином, щоб його можна було обертати за ручку. Між полюсами магніту розмістимо на осі мідний циліндр, що може вільно обертатися. Почнемо обертати магніт за ручку за годинниковою стрілкою. Потік магніту також почне обертатися і при своєму обертанні 73

«Товарознавство»

буде перетинати мідний циліндр. У циліндрі виникнуть вихрові струми, що створять своє власне магнітне поле – поле цилінд ра. Це поле буде взаємодіяти з магнітним полем постійного магніту, у результаті чого циліндр буде обертатися в той же бік, що і магніт. Інакше кажучи обертове поле постійного магніту буде захоплювати циліндр.

Рис. 2.8. Макет для одержання обертового магнітного поля

Установлено, що швидкість обертання циліндра дещо мен ша за швидкість обертання поля магніту. Оскільки швидкість обертання магнітного поля не збігається зі швидкістю обертан ня циліндра, або, як говорять, циліндр обертається асинхронно (несинхронно) із магнітним полем, то описаний вище електрод вигун одержав назву асинхронного. Швидкість обертання асин хронних двигунів не є постійною по відношенню до частоти електричної мережі і залежить від навантаження. Розглянемо тепер будову асинхронних електродвигунів. Статор сучасного асинхронного електродвигуна (рис.2.9) виготовляється з невираженими полюсами, тобто внутрішня поверхня статора робиться гладкою. Сердечник статора набирається з тонких штампованих листів електротехнічної сталі. Зібраний сердечник статора кріпиться в чавунному або сталевому корпусі. У пази статора закладається обмотка з мідного дроту або з мідних стержнів Ротор асинхронного двигуна, подібно статору, набирається зі штампованих листів сталі. У пази ротора закладається обмотка. 74

Розділ 2. Електричні машини

Рис. 2.9. Обмотка короткозамкнутого ротора “біляча клітка”

Залежно від конструкції ротора асинхронні електродвигу ни розділяються на двигуни з короткозамкнутим ротором і з фазним ротором. Обмотка короткозамкнутого ротора виконується з мідних стержнів, що закладаються в пази ротора. Торці стержнів з’єдну ються за допомогою мідного кільця (рис. 2.9). Така обмотка на зивається обмоткою типу «білячої клітки» або «білячого колеса». Загальний вид двигуна з таким ротором і сам ротор пока зані на рис. 2.10.

а)

б)

Рис. 2.10. Асинхронний електродвигун із короткозамкнутим ротором: а — загальний вид; б — ротор двигуна

У деяких двигунах «біляча клітка» замінюється литим ро тором. Обмоткою такого ротора служить алюміній, який зали вається в пази ротора. Найбільш простим, дешевим і надійним є двигун із корот козамкнутим ротором, але цей двигун має деякі недоліки – мале зусилля при зрушенні з місця і великий пусковий струм. Ці 75

«Товарознавство»

недоліки значною мірою усуваються з застосуванням фазного ротора, однак застосування такого ротора робить двигун знач но дорожчим і вимагає пускового реостата. Таким чином, асинхронний двигун являє собою двохобмо точну електричну машину змінного струму, у якої одна обмотка отримує живлення від електричної мережі з постійною частотою, а інша замикається накоротко чи на електричний опір. Частота обертання такого двигуна не залежить від навантаження.

Застосування асинхронних електричних двигунів змінного струму Найбільше поширення серед електричних двигунів змінного струму одержали асинхронні електродвигуни з трифазною симет ричною обмоткою на статорі, що живляться від мережі змінного струму, і з трифазною або багатофазною обмоткою на роторі. Асинхронні електродвигуни малої потужності часто вико нують однофазними, що дозволяє використовувати їх у при строях, що живляться від двохпровідної мережі. Ці двигуни широко застосовуються в побутовій техніці. У промисловості широке застосування одержали трифазні електричні двигуни, що живляться від трьохпроводної промислової мережі. У більшості асинхронних електродвигунів застосовується короткозамкнутий ротор. За конструкцією двигуни з коротко замкнутим ротором простіші від двигунів із фазним ротором і більш надійні в експлуатації. Їх застосовують у електроприводах металообробних верстатів, вентиляторів та ін. Асинхронні дви гуни малої потужності і мікродвигуни також виконують із корот козамкнутим ротором. У двигунах із фазним ротором є мож ливість за допомогою пускового реостата збільшувати пусковий момент до максимального значення і зменшувати пусковий струм. Такі двигуни застосовуються для машин і механізмів, що пускають у хід при великому навантаженні (електроприводи вантажопідйомних машин, компресорів, тяговий привід і т. ін.). Асинхронні двигуни невеликої потужності (15600 Вт) зас тосовують в автоматичних пристроях і електропобутових при 76

Розділ 2. Електричні машини

ладах для приводу вентиляторів, насосів та іншого устаткуван ня, що не вимагає регулювання частоти обертання. В електропобутових приладах і автоматичних пристроях зазвичай використовують однофазні мікродвигуни, тому що ці пристрої, як правило, одержують живлення від однофазної ме режі змінного струму. Однак у ряді випадків застосовують і трифазні мікродвигуни. Властивості трифазних мікродвигунів мало відрізняються від властивостей трифазних асинхронних двигунів із коротко замкнутим ротором загальнопромислового застосування. Особ ливість їх полягає в тому, що у порівнянні з двигунами вели кої і середньої потужності вони мають підвищений активний опір обмотки ротора і тому працюють з підвищеним ковзанням при номінальному режимі. Двигуни з підвищеним пусковим моментом використову ються в механізмах із великим моментом навантаження і вели кими маховими масами, наприклад, шліфувальні верстати. Ці двигуни мають понижений розмір пускового струму. Дана мо дифікація позначається літерою Р після позначення серії (4АР). Для роботи в повторнокороткочасному режимі з частими пус ками або змінним навантаженням служать двигуни з підвище ним ковзанням. При повторнокороткочасному режимі двигун працює періодично з визначеним співвідношенням часу вклю ченого і відключеного режимів. Ці двигуни можуть застосову ватися в ковальськопресових та інших машинах. Цій модифі кації відповідає літера С у типі двигуна. Велике поширення у верстатних приводах одержали бага тошвидкісні двигуни.

Позначення асинхронних електричних двигунів змінного струму Асинхронні машини змінного струму випускаються промис ловістю старих серій А, основної серії 4А, а також нової АІ та ін. Нова серія асинхронних машин змінного струму АІ у по рівнянні із серією 4А має поліпшені масогабаритні показники. 77

«Товарознавство»

Буквеноцифрова частина марки вказує на номер серії. Позна@ чення машин включає такі елементи: ™ виконання; ™ ступінь захисту від навколишнього середовища: Н – за хищений, відсутність букви – закритий; ™ виконання ротора: К – фазний, відсутність букви – ко роткозамкнутий; ™ виконання двигуна, матеріал станіни і підшипникових щитів: А – алюмінієві або чавунні в будьякому сполу ченні матеріалів, відсутність літери – чавунні або сталеві; ™ висота осі обертання : двох – або тризначне число, мм; ™ установочний розмір довжини станини: М – менша, С – середня, В – велика; ™ довжина сердечника: А – перша, менша або В – друга, більша при визначеному установочному розмірі, відсутність літери позначає, що при даному установочному розмірі ви конуються сердечники тільки однієї довжини; ™ число полюсів: 2, 4, 6, 8, 10 або 12; ™ кліматичне виконання; ™ категорія розміщення. Наприклад, 4АА56А2УЗ означає асинхронний двигун серії А4 закритого виготовлення з алюмінієвою станиною і підшип никовими щитами (А) з висотою осі обертання 56 мм, магні топриводом першої довжини (А), двополюсний (2), для по мірного клімату (У), третьої категорії розміщення (3). Крім основного виконання серії 4А, є ряд модифікацій асин хронних машин, наприклад із підвищеним пусковим моментом. За ступенем захищеності від впливу навколишнього сере довища двигуни виготовляють у двох варіантах: захищені (1Р23) і закриті, що обдуваються (1Р44). Двигуни мають стандартну шкалу потужностей, застосову вану при всіх частотах обертання: 0,06; 0,09; 0,12; 0,18; 0,25; 0,37; 0,55; 0,75; 1,1; 1,5; 2,2; 3,0; 4,0; 5,5; 7,5; 11,0; 15,0; 18,5; 22; 30; 37; 45; 55; 75; 90; 110; 132; 160; 200; 250; 315; 400 кВт. 78

Розділ 2. Електричні машини

Шкала висоти осей обертання (над фундаментною пли тою) відповідає рекомендаціям МЕК (Міжнародної електро технічної комісії): 50; 56; 63; 71; 80; 90; 100; 112; 132; 160; 180; 200; 225; 250; 280; 315; 355 мм. Використовують двигуни, розраховані на частоту 60 Гц, і двигуни тропічного виконання для роботи в умовах вологого або сухого тропічного клімату. Є модифікація єдиної серії ви конання, що вбудовується, (літера В у позначенні). Ці двигуни поставляються у виді двох окремих частин: статора і ротора. Статор вбудовується у вузол верстата. Двигуни поставляються з вентилятором і без вентилятора. Крім загальнопромислових модифікацій єдиної серії 4А, розроблені для верстатобудування модифікації 4АП і 4АШ. Двигуни 4АП із номінальною частотою живлення 50 Гц вико нані на напругу 127/220 В. Вони мають ізоляцію обмоток більш високого класу, ніж двигуни єдиної серії. Двигуни призначені для регулювання частот обертання в діапазоні 1:5 вниз від по минальної і 2:1 вверх від номінальної частоти. Двигуни 4АШ із номінальною частотою живлення 100 Гц мають діапазон регу лювання 1:5 вниз від номінальної; 1,5:1 і 2:1 (залежно від типо розміра) вверх від номінальної частоти. Ця серія призначена для комплектації регульованих приводів змінного струму. Для ви сокошвидкісних шпинделів внутрішньошліфувальних і коорди натношліфувальних, заточувальних і інших верстатів випуска ють спеціальні високошвидкісні двигуни – електрошпинделі. На їх вали насаджуються шліфувальні круги. Виготовляються електрошпинделі із номінальними частотами обертання від 12000 до 20000 об/хв. Двигуни із частотами обертання вище ніж 48000 об/хв мають водяне охолодження. Електричний двигун призначений для роботи у визначених зовнішніх умовах із визначеними значеннями параметрів (струм, напруга, потужність та інші), при яких вони експлуату ються упродовж заданого і досить тривалого терміну. Зазначені значення різних показників, що визначають режим роботи елек тродвигуна носять назви номінальних, а сам режим – номіналь@ 79

«Товарознавство»

ний. Найбільш важливі номінальні розміри вказуються на спец іальному щитку електричного двигуна. Якщо електродвигун працює в режимі, за характером подібному до номінального, але такому, що не призводить до зниження надійності електродви гуна, то це нормальний режим роботи, у протилежному випад ку – аномальний. Усі припустимі нормальні й аномальні режими спеціально обмовляються в ДСТУ, технічних умовах та інструкціях експ луатації.

Індукційні машини синхронного зв’язку (сельсини) Електричні машини синхронного зв’язку служать для син хронного і синфазного повороту чи обертання двох або декіль кох осей, механічно незв’язаних між собою. У найпростішому випадку синхронний зв’язок здійснюють за допомогою двох однакових електрично з’єднаних між собою індукційних ма шин, що називаються сельсинами, кожна з яких за будовою (технічним виконанням) є різновидом асинхронних двигунів змінного струму. Одну з цих машин, механічно з’єднану з го ловною віссю, називають датчиком, а другу – з’єднану з веде ною віссю – приймачем. Система синхронного зв’язку працює так, що при повороті ротора сельсинадатчика на будьякий кут ротор сельсина приймача повертається на той же кут. Системи синхронного зв’язку підрозділяють на два основ них види: синхронного повороту (передачі кута) і синхронно го обертання (електричного вала). Розрізняють два основних режими роботи сельсинів: інди каторний і трансформаторний. Трансформаторний режим зас тосовують у тих випадках, коли до веденої віссі прикладений значний гальмувальний момент, тобто коли доводиться повер тати якийсь механізм. Побудова сельсинів. Сельсини мають дві обмотки: первинну, або обмотку збудження, і вторинну, або обмотку синхронізації. Залежно від числа фаз обмотки збудження розрізняють одно і 80

Розділ 2. Електричні машини

трифазні сельсини; обмотку синхронізації в обох типах сель синів звичайно виконують за типом трифазної. Трифазні сельсини мають таку ж конструкцію, як трифазні асинхронні двигуни з контактними кільцями на роторі. Прин цип дії сельсина не залежить від місця розташування кожної з обмоток. Однак частіше за все в сельсинах обмотку синхроні зації розміщають на статорі, а обмотку збудження – на роторі (для зменшення кількості контактних кілець і підвищення над ійності роботи).

Синхронні електродвигуни Синхронний електродвигун – двохобмоточна електрична машина, одна з обмоток якої приєднується до електричної ме режі з постійною частотою обертання, а друга обмотка збуд жується постійним струмом, частота обертання ротора не зале жить від навантаження і є постійною по відношенню до частоти електричної мережі. Синхронний двигун складається з ротора з полюсами, на який намотана обмотка збудження, що живиться постійним струмом. Статор має трифазну обмотку, до якої підключається живлення від мережі трифазного змінного струму. У синхронній машині обмотку, в якій індукується ЕРС і протікає струм навантаження, називають обмоткою якоря, а частина машини, на якій розташована обмотка збудження, – індуктором, отже, у наведеній машині статор є якорем, а ро тор – індуктором Принцип дії синхронного двигуна такий. Полюси ротора при пропусканні по їх обмотках постійного струму намагнічують ся. Якщо обмотку статора підключити до мережі трифазного струму, то в статорній обмотці, подібно статору асинхронного електродвигуна, створюється обертове магнітне поле, полюси якого обертаються із синхронною швидкістю. Кількість полюсів статора і ротора повинна бути однаковою. Ротор синхронного двигуна повинен обертатися зі строго постійною швидкістю, рівній швидкості обертового магнітного 81

«Товарознавство»

поля статора, тобто ротор повинен обертатися синхронно з полем статора, звідки і назва – синхронний двигун. У силу самого принципу дії синхронного електродвигуна він не розвиває ніякого пускового моменту, від чого його ро тор не може почати обертатися самостійно. Залежно від способу живлення обмотки збудження розріз няють системи незалежного збудження і самозбудження. Для пуску в хід ротора, або, як говорять, для введення його в синхронізм, застосовується багато способів, серед яких найб ільше поширення одержали два: ™ введення в синхронізм ротора від стороннього електрод вигуна; ™ асинхронний пуск, тобто двигун пускається в хід як асин хронний, а коли швидкість обертання ротора стане близь кою до синхронної, до нього підключається для живлен ня постійний струм, і двигун входить у синхронізм. При самозбудженні обмотка збудження живиться від обмот ки якоря через керований або некерований випрямляч – заз вичай напівпровідниковий. Потужність, необхідна для збуджен ня, порівняно невелика і складає 0,3–3% від потужності синхронної машини. В усіх випадках синхронні електродвигуни запускаються без навантаження. У результаті взаємодії поля статора і ротора останній обертається синхронно з полем статора. На відміну від асинхронних двигунів частота обертання синхронних дви гунів не знижується з підвищенням моменту навантажен ня. Це є їх перевагою. Іншою перевагою синхронних дви гунів є можливість роботи з коефіцієнтом потужності, близьким до одиниці. Недоліком синхронних двигунів є необхідність у спеціальній пусковій обмотці для асинхрон ного пуску двигунів або інших пристроїв для забезпечення режиму пуску і гальмування. Синхроннореактивні двигу ни в приводах зубошліфувальних верстатів зберігають час тоту обертання на рівні синхронної. 82

Розділ 2. Електричні машини

До синхронних двигунів загального призначення відносять синхронні турбодвигуни серій СТД і СТДП, синхронні двигу ни серій СД2, СДН2, СДН32. Номінальними даними для синхронних машин є номінальна потужність, коефіцієнт потужності, схема з’єднань обмоток, лінійна напруга, частота обертання, частота струму якоря, на пруга і струм обмотки.

Синхронні мікромашини В автоматичних пристроях широко застосовують синхронні мікродвигуни потужністю від долей вата до декількох сотень ватів. Характерною рисою таких двигунів є те, що їх частота обертання жорстко зв’язана з частотою живлячої мережі, тому їх використовують у різних пристроях, де потрібно підтриму вати постійну частоту обертання (в електричних годинних механізмах, стрічкопротяжних механізмах самописних приладів і кіноустановок, радіоапаратурі та ін.) У ряді випадків синх ронні мікромашини застосовують як генератори, наприклад, для одержання змінного струму підвищеної частоти (індукторні генератори) і виміру частоти обертання (синхронні тахогенера тори). Залежно від особливостей електромагнітної системи синх ронні мікромашини підрозділяють на такі типи: ™ двигуни і генератори з постійними магнітами; ™ реактивні двигуни; ™ гістерезисні двигуни; ™ індукторні генератори і двигуни; ™ крокові (імпульсні) двигуни. Ці мікромашини виготовляють зазвичай без обмотки збуд ження на роторі, що значно підвищує їх експлуатаційну надійність і спрощує конструкцію.

83

«Товарознавство»

2.3. Маркірування, упакування, транспортування та зберігання електродвигунів та генераторів Кожний двигун маркірується, тобто на його корпусі зак ріплюються табличка з наступною інформацією: товарний знак підприємствавиробника; тип двигуна з зазначенням кліматичного виконання і категорії; заводський номер двигу на; номінальний режим роботи; номінальні – потужність, кВт; напруга; сила струму, А; частота обертання, об/хв; система збудження; напруга паралельної обмотки, В; вага; рік випус ку; стандарт. Для вибухозахищених двигунів на видному місці наносить ся знак вибухозахисту (ВЗГ) і біля заземлюючих затисків – знаки заземлення. Терміни дії консервації встановлені технічними умовами на конкретні типи двигунів. На деталях вибухозахищених оболо нок повинно бути клеймо гідравлічних випробувань. Упакування двигунів захищає їх від пошкоджень при транс портуванні та зберіганні. Внутрішнє упакування двигунів і його сполучення з транспортним упакуванням вибирають залежно від умов та термінів транспортування і зберігання згідно з тех нічною документацією. Двигуни зберігають на відкритих майданчиках у районах з помірним та холодним кліматом, під навісами та в при міщеннях, де температура і вологість повітря мало відрізня ються від коливань температури і вологості на відкритому повітрі, в закритих або інших приміщеннях з природною вентиляцією без штучно регульованих кліматичних умов, де коливання температури і вологості повітря істотно менші, ніж на відкритому повітрі. Способи зберігання двигунів: стелажний та на підлозі на плоских піддонах 2ПО4800х1200Д та 2ПВ21200х1600Д. Термін зберігання електродвигунів на складах не більше 6 місяців. Крім того, необхідно регулярно (одиндва рази на місяць) проводити огляд двигунів. 84

Розділ 2. Електричні машини

При виявленні ознак псування, а також після шести місяців зберігання електродвигуни ретельно оглядають, видаляють ви никлу корозію і піддають повторній консервації. Постачання генераторів, упакованих в ящики або без ящиків, проводиться в критих залізничних вагонах або автомо білях. Генератори потрібно закріпити таким чином, щоб виклю чити можливість їх переміщення. На генераторі закріплюють табличку, на якій вказують щи ток підприємства, номер по каталогу, номер стандарту, а також дані по ДСТУ, товарний знак підприємствавиробника, найме нування і тип генератора, вихідну потужність, що споживаєть ся, кВт, робочу частоту, Гц, характеристику мережі живлення, рік та місяць випуску, масу, кг. Упаковка та консервація генераторів повинні проводитись відповідно до технічної документації підприємствавиробника. Бокові кришки при зберіганні статорів генераторів установ люються на статорі, отвори в них закривають дошками, фане рою, картоном або іншим твердим матеріалом. Ротори генераторів необхідно зберігати в упаковці, ротори турбогенераторів – установлювати на дерев’яних підкладках з вирізами по діаметру ротора. Контакторні кільця роторів, колектори збудників, шийки валів при зберіганні змащують, а шийку вала покривають дош ками та обв’язують дротом. Зберігання генераторів повинно проводитися відповідно до технічної документації – в закритих складах з природною вен тиляцією. В атмосфері приміщень для зберігання генераторів не повинно бути кислотних парів та домішок речовин, що можуть пошкодити ізоляцію, частини генераторів, що проводять струм, та апарати регулювання. Генератори зберігають на піддонах, на стелажах або штабе лях (в один ярус), термін зберігання – не більше шести місяців. Під час зберігання генератори регулярно оглядають. При вияв ленні ознак псування, а також після шести місяців зберігання генератори ретельно оглядають, видаляють виниклу корозію та піддають їх повторній консервації. 85

«Товарознавство»

2.4. Трансформатори Трансформатор електричний – статичний електромагніт ний пристрій, який перетворює змінний струм однієї напруги в іншу (без зміни частоти). Електричні трансформатори кла@ сифікують за такими ознаками: ™ призначенням: на трансформатори напруги, високовольтні, досліджувальні, із регульованою напругою під навантажен ням, трансформатори струму і спеціального призначення; ™ схемним призначенням: на силові, силові спеціальні (грубні, електрозварювальні), вимірювальні, узгоджу вальні, імпульсні в електротехніці; ™ числом фаз джерела енергії: на одно і трифазні; ™ за найвищою напругою однієї з обмоток: на низько і висо ковольтні; ™ потужністю: малої, середньої і великої; ™ типом конструкції сердечників: на броньові, стержневі, стрічкові і тероїдальні; ™ способом охолодження: із природним повітряним, приму совим, рідинним і парорідинним; ™ режимом роботи: тривалого, короткого і короткочасного; ™ залежно від схеми за кількістю обмоток: одно, двох і ба гатообмоточні. Електричні трансформатори застосовують у радіотехніці і зв’язку як силові і узгоджувальні елементи, у системах автома тики і телемеханіки. Кожний трансформатор складається з таких основних час тин: сердечника, обмоток і вивідних затисків (або кінців). Принцип дії трансформатора заснований на явищі електро магнітної індукції і полягає в тому, що на сталевий сердечник намотуються дві обмотки, одна з яких з’єднується з генерато ром змінного струму або включається в мережу змінного стру му, а інша – зі споживачем струму (опором). Електричний струм, проходячи по обмотці, з’єднаній з генератором або ме режею змінного струму, створює в сердечнику змінний магніт ний потік, що в іншій обмотці індукує ЕРС. Обмотку, з’єднану 86

Розділ 2. Електричні машини

з генератором змінного струму, називають первинною, а обмот ку, до якої приєднується споживач, — вторинною. Оскільки змінний магнітний потік пронизує одночасно обидві обмотки, то в кожної з них індукуються змінні ЕРС, розмір яких у кожній обмотці залежить тільки від кількості витків у ній. З’ясуємо роль сталевого сердечника в трансформаторі. Інду кована у витках трансформатора ЕРС залежить від розміру магнітного потоку, тобто від магнітної індукції. Якщо до однієї з обмоток трансформатора подана напруга мережі, то з іншої обмотки буде знята напруга, більша або менша напруги мережі в стільки разів, у скільки разів більша або менша кількість витків вторинної обмотки. Якщо з вторинної, обмотки знімається напруга, більша, ніж подана до первинної обмотки, то такий трансформатор називається підвищувальним. Навпаки, якщо з вторинної об мотки знімається напруга менша, ніж з первинної, то такий трансформатор називається понижувальним. Кожний транс форматор може бути використаний як підвищувальний і як понижувальний. Однофазні трансформатори бувають двох типів: стержневі і броньові. У броньового трансформатора котушки обмоток ото чені сердечником (як бронею). Обмотки потужних силових трансформаторів для кращого охолодження занурюють у спеціальні баки, заповнені трансфор маторним маслом. У стержневого трансформатора обмотка низької напруги міститься ближче до сердечника, а обмотка високої напруги для кращої її ізоляції від сердечника розміщується зовні, тобто об мотки розміщуються концентрично одна до одної. Такі обмот ки називаються циліндричними. Низькочастотні трансформатори, застосовувані у випрям них пристроях, зазвичай називають силовими трансформато$ рами (рис.2.11). 87

«Товарознавство»

Перший у світі трифазний трансформатор був створений 1890 р. знаменитим російським інженеромелектриком М.О. ДоливоДобровольським. Трифазний трансформатор має сердечник, який скла дається з трьох стержнів, верхні і нижні кінці яких замкнуті сталевим ярмом. На цих стержнях містяться одна на іншій обмотки низької і високої напруг. В усіх трансформаторах із сталевими сердечниками утворюються додаткові втрати енергії. Одна з причин цих утрат – вихрові струми. Вихрові струми нагрівають сердечник. Це викликає не тільки зайву витрату енергії джерела, але і становить небезпеку для ізо ляції обмотки, що може зруйнувати трансформатор під впли вом високої температури.

Рис. 2.11. Трансформатори низької частоти

У радіотехнічних пристроях часто використовуються авто трансформатори. Автотрансформатором називають такий трансформатор, у якого обмотка нижчої напруги електрично (гальванічно) пов’я зана з обмоткою вищої напруги. Автотрансформатор має усього одну обмотку. Від частини цієї обмотки зроблений відвід. Вимірювальні трансформатори використовують, головним чином для підключення електровимірювальних приладів у колі змінного струму високої напруги. При цьому електровимірю вальні прилади виявляються ізольованими від ланцюгів висо кої напруги, що забезпечує безпеку роботи обслуговуючого 88

Розділ 2. Електричні машини

персоналу. Крім того, вимірювальні трансформатори дають мож ливість розширювати межі виміру приладів, тобто вимірювати великі струми і напруги за допомогою порівняно нескладних приладів, розрахованих для виміру малих струмів і напруг. У ряді випадків вимірювальні трансформатори служать для підключен ня до ланцюгів високої напруги обмоток реле, що забезпечують захист електричних установок від аварійних режимів. Вимірювальні трансформатори підрозділяють на два типи: трансформатори напруги і трансформатори струму. Перші слу жать для включення вольтметрів, а також інших приладів, що реагують на розмір напруги (наприклад, котушок напруги ват тметрів, лічильників, фазометрів і різних реле). Другі служать для включення амперметрів і струмових котушок зазначених приладів. Вимірювальні трансформатори виготовляють потуж ністю від 5 В • А до декількох сотень вольтампер, вони розра ховані для спільної роботи зі стандартними приладами (ампер метрами на 1; 2; 2,5 і 5 А, вольтметрами на 100 В). Трансформатори малої потужності і мікротрансформато ри бувають стержневими, броньовими і тороїдальними. Трансформатори стержневого типу виконують як з однією, так і з двома котушками. Броньові трансформатори мають більш низьку вартість у порівнянні зі стержневими транс форматорами через меншу кількість котушок, а також спро щення складання i виготовлення. У пристроях автоматики, електроніки і зв’язку для пере дачі імпульсних сигналів малої тривалості широко застосову ють імпульсні трансформатори, які виготовляються двох і ба гатообмоточними. Їх використовують для зміни амплітуди імпульсів і їх полярності, узгодження опорів і зв’язку між ок ремими каналами імпульсних пристроїв, виключення з лан цюгів навантаження постійної складової струму. Потужність імпульсів, передана сучасними трансформаторами, коливаєть ся від декількох ватів до сотень кіловатів. Тривалість їх залеж но від призначення трансформатора може вимірюватися в секундах (в автоматиці), мілісекундах (у телеграфії), мікросе 89

«Товарознавство»

кундах (у радіозв’язку і радіолокації) і наносекундах (у фізич них експериментальних установках) (рис.2.12). Основною вимогою, запропонова ною до імпульсних трансформаторів, є мінімальне перекручування форми пе реданого сигналу. У результаті замість ідеального прямокутного імпульсу утво рюється перекручений імпульс. Тип (серія) силового трансформато ра позначається такими літерами: А – автотрансформатор (трансформатор по Рис. 2.12. Імпульсний значення не має), число фаз: Ооднофаз трансформатор ний, Т – трьохфазний, Р – виконання з розщепленою обмоткою, вид охолод@ ження: С – природне повітряне при відкритому виконанні, СЗ – природне повітряне при захищеному виконанні, СГ – природ не повітряне при герметичному виконанні, СД – повітряне з дуттям, М – природне масляне, Д масляне з дуттям і природ ною циркуляцією масла, Ц – масляноводяне з примусовою циркуляцією масла, ДЦ – масляне з дуттям і примусовою цир куляцією масла, МВ – масляноводяне, число обмоток: Т – трьо хобмоточні, Н – виконання однієї з обмоток із пристроєм РПН; особливості виконання: Г – вантажоупорне, З – захищене, У – удосконалене, Ж – для електрифікації залізниць, С – для влас них потреб електростанції, В – водозахищений. Цифрами вказується потужність і напруга обмотки ВН у вигляді дробу (потужність кВ·А у чисельнику та номінальну напругу обмотки ВН, кВ у знаменнику). Наприклад, позначення ТРДЦН6300/220 розшифровуєть ся таким чином: трансформатор трьохфазний, з масляним охо лодженням з дуттям та примусовою циркуляцією масла, дво хобмоточний, з регулюванням напруги під навантаженням, потужністю 6300 кВ·А, з напругою обмотки ВН 220 кВ.

90

Розділ 2. Електричні машини

Умови постачання, транспортування та зберігання Кожен трансформатор повинен мати табличку,прикріплену на видному місці, на якій вказують: 1. Товарний знак підприємствавиробника; 2. Тип трансформатора; 3. Порядковий номер за системою нумерації підприємства виробника; 4. Позначення стандарту на трансформатори конкретних типів; 5. Рік випуску; 6. Номінальну напругу первинної обмотки, В; 7. Номінальну напругу кожної із вторинних обмоток, В (у трьохфазних трьохобмоточних трансформаторів вказують тільки напругу основної вторинної обмотки); 8. Номінальну частоту, Гц (при частоті 50 Гц допускається не вказувати); 9. Класи точності та відповідні до них номінальні потуж ності В•А; 10. Граничну потужність, В•А; 11. Повну масу трансформатора, кг. Перед упакуванням всі непофарбовані зовнішні поверхні, що можуть піддаватись корозії та псуванню, повинні бути піддані консервації. Упаковка повинна забезпечувати збере ження трансформаторів при транспортуванні. Вид упаковки повинен бути передбачений в стандартах на трансформатори конкретних типів. Транспортування упакованих трансформаторів здійснюють транспортом будьякого виду на будьяку відстань. При транс портуванні в транспортних контейнерах трансформатори без індивідуальної упаковки повинні бути надійно закріплені та захищені від механічних ушкоджень.

91

«Товарознавство»

Контрольні питання 1. Визначте призначення електричних машин. 2. На які види діляться електричні машини? 3. На якому законі засновується принцип дії електричних машин? 4. Назвіть класифікацію електричних машин. 5. Що таке генератор постійного електричного струму і ге нератор змінного струму? 6. Що таке двигуни постійного електричного струму і змінного струму? 7. Визначте номінальні параметри та позначення електрич них машин постійного струму. 8. Що таке асинхронні двигуни змінного струму? Їх маркі рування. 9. Що таке синхронні електродвигуни змінного струму? 10. Призначення та маркірування трансформаторів. 11. Наведіть правила упакування, транспортування та збер ігання електродвигунів та генераторів.

92

Розділ 3 ЕНЕРГЕТИЧНЕ ОБЛАДНАННЯ 3.1. Загальні відомості про енергетичне обладнання Енергетичне промислове обладнання в основному призна чене для перетворення енергії одного виду в інший (наприк лад, енергії горіння палива в електричну, механічну або тепло ву) або передачі енергії на відстань i широко використовується у всіх галузях народного господарства. До енергетичного обладнання промислового призначення відносять двигуни, що перетворюють енергію горіння в механ ічну або електричну: двигуни внутрішнього згоряння (ДВЗ), дизельгенератори, компресори, вентилятори, насоси, калорифе ри, освітлювальну апаратуру, проводи i кабелі та ін.

3.2. Насоси 3.2.1. Загальні відомості про насоси Насосом називається гідравлічна машина, призначена для перетворення різних видів механічної енергії в механічну енер гію рідини. Насоси можна розділити на три основні групи: динамічної дії, об’ємної дії та вакуумні насоси. Більш детально класифіка ція насосів представлена на рис.3.1.

93

«Товарознавство»

   ;   

D 



ƒ >  

 ƒ j  

A!'H   

 &

ƒA  ƒ:'&;



>

ƒ " 

ƒ j ;

ƒ F   ;

ƒ   

ƒ   -  '

ƒ O 

ƒ  - " 

ƒ "    

ƒ "  

Рис. 3.1. Класифікація насосів

™ ™ ™ ™

Основні технічні характеристики насосів об’ємна подача – об’єм рідини, що подається в одиницю часу, м3/с або м3/г, допускається – л/хв; тиск, створюваний насосом у системі, МПа або кг/см2; напір – показує, на яку висоту закачується рідина або висота стовпа рідини, на котру рідина піднімається під дією створюваного насосом тиску, м; коефіцієнт корисної дії (ККД) Q/Qт, де Q – реальна пода ча насоса; Qт – теоретична подача насоса без врахування опору руху речовини, що перекачується, і інших витрат на тертя.

3.2.2. Насоси динамічної дії До насосів динамічної дії в першу чергу треба віднести відцентрові й осьові лопатеві насоси. 94

Розділ 3. Енергетичне обладнання

Відцентрові насоси. Залежно від роду рідини, що перека чується, напору і подачі, а також конструктивних особливостей їх підрозділяють: ™ за числом робочих коліс – на одно і багатоколісні; ™ за конструкцією колеса – на колеса закритого і відкритого типів; ™ за створюваним напором – на низьконапірні (напір до 20 м), середньонапірні (напір 2060 м) і високонапірні (напір більше 60 м); ™ за положенням вала – на горизонтальні і вертикальні; ™ за способом відводу води з робочого колеса – на спіральні і кільцеві з направляючим апаратом; ™ за родом рідини, що перекачується – на водяні, кислотні, каналізаційні, землесосні. Схема роботи одноколісного відцентрового насоса приведе на на рис. 3.2.

Рис. 3.2. Схема роботи одноколісного відцентрового насоса.

Принцип роботи відцентрового насоса полягає в тому, що рідина подається в робочу камеру завдяки колесу, яке скла дається з двох дисків, між яким розташовані лопаті. Лопаті ро бочого колеса утворюють канали, по яких рухається рідина. Робоче колесо розміщається в спіральній камері у вигляді рав 95

«Товарознавство»

лика, що служить для плавного відводу рідини в напірну тру бу. Перед пуском відцентрового насоса у корпус у всмоктуваль ну трубу обов’язково заливається рідина. ККД відцентрових насосів досягає 92 %. Осьові насоси. Характерною рисою насосів цієї групи є те, що вхідна труба i обертовий барабан знаходяться на одній вісі. За допомогою цих насосів можна переміщати значні маси ріди ни при порівняно невеликих напорах (2...10 м). Шнекові насоси. Найбільш часто насоси цього типу засто совують для перекачування в’язких рідин, тому їх головна особ ливість полягає у спеціальній конструкції лопатей. Їх відносять до насосів тертя. Робоче колесо має лопаті, виконані у вигляді шнека (рис. 3.3.). Шнекові насоси – низьконапірні.

Рис. 3.3. Загальний вигляд шнекового насоса i шнека

3.2.3. Насоси об’ємної дії Поршневі насоси. Насоси цієї групи призначені для подачі води й інших рідин і представляють собою найпростіші гідро машини зі зворотнопоступальним рухом поршня. Насоси цієї групи складаються з наступних основних елементів: гідро циліндр (порожня ємність, по якій рухається рідина), рухомий поршень, вхідна труба для всмоктування рідини та вихідна тру ба для подачі рідини споживачу. За конструкцією поршневі насоси бувають односторонньої та двосторонньої дії. Принцип дії поршневого насоса односторонньої дії розгляне мо за допомогою рис.3.4. Поршень 2, розміщений у гідро циліндрі 1 здійснює зворотнопоступальні рухи і приводиться 96

Розділ 3. Енергетичне обладнання

в дію електродвигуном. При русі поршня вправо об’єм робочої камери збільшується, а тиск відповідно знижується. Це призво дить до того, що рідина з резервуара всмоктується в робочу камеру по усмоктувальній трубі. При цьому усмоктувальний клапан пропускає рідину, а напірний клапан Кн закритий i пе рекриває доступ повітря до робочої камери. При русі поршня в зворотному напрямку під дією тиску рідини клапан Кв закри вається, а напірний гідроклапан відчиняється і рідина виштов хується з робочої камери у вихідну трубу 5.

Рис. 3.4. Принцип дії насоса односторонньої дії

Принципова відмінність насосів двосторонньої дії полягає в тому, що робоча камера має дві ємності попереду та позаду поршня. При кожному русі поршня в одній ємності рідина всмоктується, а в іншій виштовхується i навпаки (рис. 3.5.).

Рис. 3.5. Принцип дії насоса двосторонньої дії

97

«Товарознавство»

Таким чином, подача рідини в насосах односторонньої дії проходить за два цикли, а двосторонньої дії за один або в два рази швидше. Окремим підвидом поршневих насосів є вертикальні зану@ рювальні поршневі насоси, принциповою особливістю яких є робота у вертикальному положенні. Ця група насосів призна чена для підйому рідин із свердловин, шахт і т.ін. Основу кон струкції занурювальних насосів складає зовнішня труба, яка опускається у свердловину, і усмоктувальна труба меншого діа метра. В таких насосах гідроциліндр представлений нижньою частиною зовнішньої труби. Висота підйому рідини в поршне вому насосі залежить від атмосферного тиску, температури ріди ни, її щільності і частоти обертання вала двигуна, який рухає поршень. Зі збільшенням частоти переміщення поршня висота усмоктування зменшується. Теоретично поршневий насос може створити будьякий напір. Однак практично напір обме жений потужністю двигуна та міцністю деталей насоса. Шестерінчасті насоси. Основу конструкції насосів складає робоча камера з розміщеними в ній шестірнями, одна з яких – головна – приводиться в дію зовнішнім приводом, а інша є ве деною. Таким чином, напрям руху потоку рідини забезпечуєть ся напрямком руху шестерень, що надає можливість використан ня таких насосів в обох напрямках. Для створення герметичності корпуса використовують прокладки і кільця із маслостійкої гуми. Схема дії шестерінчастого насоса показана на рис. 3.6.

Рис. 3.6. Схема дії шестерінчастого насоса

98

Розділ 3. Енергетичне обладнання

Найбільше поширення насоси вказаної групи одержали в будівельних машинах. Це пояснюється простотою їх виготов лення, малими габаритами і масою, високим ККД, легкістю ре версування, надійністю і довговічністю. Шестерінчасті насоси класифікують за характером зчеплення шестерень, формою зубців, числу пар роторів. За формою зубців насоси бувають із прямими, косими і шевронними зубцями. У насосів із косими і шевронними зубцями знижуються шум і пульсація рідини. За числом пар роторів насоси поділяють на двохроторні з одною парою шестерень і секційні (декілька пар шестерень). Довговічність шестерінчастих насосів — 1500...2000 год. ККД цих насосів складає 80... 95% і залежить від в’язкості рідини, що перекачується. Гвинтові насоси. Гвинтові насоси призначені для підйому рідини у вертикальному напрямку i представляють собою кор пус із розміщеними в центрі гвинтами, із яких один є про відним, а інші веденими. Гвинтові насоси можуть бути трьох та багатогвинтовими. На рис. 3.7. представлена схема трьохгвинтового насоса. Перевагами цих насосів є нечут ливість до динамічних навантажень, висока надійність роботи навіть при недостатньо чистій рідині, що перека чується, безшумність, відсутність пуль сації, тобто високий ступінь рівномір ності подачі, можливість роботи з високою швидкістю. Головним недо Рис. 3.7. Робоча камера ліком є великі габарити. трьохгвинтового насоса Пластинчасті насоси. Всередині корпуса насоса знаходиться обертовий барабан із лопатками, що за рахунок пружин щільно приляга ють до внутрішніх стінок камери насоса. Під час обертання ба рабану лопатки ковзають по внутрішній поверхні камери, за хоплюють рідину із всмоктувальної труби. переміщають її до напірної труби та виштовхують. Одночасно знову відбувається процес всмоктування рідини. 99

«Товарознавство»

Подача пластинчастих насосів залежить від частоти обертан ня ротора. Загальний ККД сучасних пластинчастих насосів дворазової дії – 80...90%. Всі пластинчаті насоси можна розділити на одно, двох і багатократної дії. Промисловість також випускає складні (комбіновані) кон струкції насосів. Розглянемо деякі з них. Радіальні роторні насоси представляють собою більш склад ну форму поршневих насосів і характеризуються тим, що гідро циліндри знаходяться на обертовому барабані та розміщені ра діально. Розміщення вала із барабаном всередині камери можна змінювати, що дозволяє регулювати подачу рідини в систему. Конструкція радіального роторнопоршневого насоса пред ставлена на рис. 3.8.

Рис. 3.8. Варіанти конструкції роторно@поршневого насоса

Роторнопоршневі насоси застосовують у будівельних ма шинах і в приводах до гідропресів. Промисловість випускає регульовані радіальні роторнопоршневі насоси типу НП на тиск до 20 МПа, із частотою обертання ротора 0,01 с, із пода чею 0,25...6,6 дм3/с і загальним ККД 70...90%. За способом керування подачею рідини насоси класифіку@ ють на насоси з електрогідравлічним дистанційним управлін ням (НПМ), із гідравлічним автоматичним управлінням (НПС), із ручним механічним управлінням (НПР), із управлі 100

Розділ 3. Енергетичне обладнання

нням тиску (НПД). Для будівельних машин в основному зас тосовують насоси НПД. В даний час все більше поширення одержують насоси, ос нащені пристроями, що дозволяють регулювати подачу автома тично, залежно від зміни тиску в гідросистемі преса. Насоси з автоматичним управлінням тиску мають марку НПД. Аксиальні роторно$поршневі насоси. На відміну від роторно поршневих насосів, в насосах даної групи гідроциліндри розмі щені по діаметру робочої камери. Кут нахилу гідроциліндрів впливає на обсяг подачі рідини та напрям руху рідини. Ці насоси призначені для роботи у важких режимах при значних перевантаженнях і при необхідності частого вмикан ня, відносно інших насосів вони стійкіші до пульсуючих наван тажень, практично нечутливі до забруднення рідини. Аксиальні роторнопоршневі насоси розраховані на тиск до 32 МПа, а ККД їх досягає 97%. Поршневі ексцентрикові насоси. Головною особливістю ексцентрикових насосів є можливість створення високого тис ку перекачуваної рідини, тобто великого напору. Тому, такі насоси широко поширені в будівельних машинах. Ексцентри кові насоси з клапанним розподілом потоків рідини виготов ляють на тиск 30... 50 МПа і вище. Найбільше поширення у вітчизняному машинобудуванні одержали ексцентрикові насоси серії Н4. Об’ємний ККД поршневих ексцентрикових насосів дорів нює 75... 80%, а повний – 60... 75%. Перевагами поршневих насосів є можливість застосування порівняно великих тисків при невеликих подачах, а також, можливість запуску насоса без попереднього заливання робо чих камер. До основних недоліків можна віднести: великі розм іри, масу і вартість, наявність у системі гідроклапанів, що швид ко зношуються, засувок, ущільнювачів і іншої арматури, нерівномірність подачі рідини, малий ступінь автоматизації і складність в обслуговуванні. 101

«Товарознавство»

3.2.4. Вакуумні насоси Вакуумні насоси – це пристрої, що відкачують газ із закри тих об’ємів для створення в них безповітряного простору – вакууму або різного ступеня розрідження газового середовища. Ці насоси знаходять широке застосування в електронній, елек тротехнічній промисловості, медицині. Розглянемо класифіка цію вакуумних насосів за допомогою рис. 3.9. > 

   $  (#)

>.

 ;

 ;

 ;

  $ 

+! .

%!&

.

/ 

Рис. 3.9. Класифікація вакуумних насосів

Будьяка вакуумна установка складається з двох насосів: форвакуумного, що відкачує ємність з атмосферним тиском, і насоса високого вакууму. На підприємствах електронної і електротехнічної промисло вості, де експлуатується значна кількість вакуумного обладнан ня, для створення попереднього вакууму в діапазоні 6,5...10 Па створюють централізовані форвакуумні системи (ЦФС). На практиці із насосів попереднього вакууму найбільше застосування знайшли механічні ротаційні (обертальні) із мас ляним ущільненням (рис.3.9). Основу конструкції насосів дано го типу складає нерухома камера (статор) i рухомий барабан (ротор). Всмоктуюча зона відділяється від виштовхуючої за допомогою пластин, які можуть бути розташовані або на обер 102

Розділ 3. Енергетичне обладнання

товому роторі (пластинчатороторні насоси) або на нерухомо му статорі (пластинчатостаторні насоси). У золотникових на сосах пластини замінені на поршень, який знаходиться у всмок туючій трубі. Коливання поршня забезпечують всмоктування газу. Характерною особливістю насосів вказаної групи є те, що вісь статора не збігається з віссю обертання ротора, в резуль таті періодично змінюється об’єм всмоктуючої і виштовхуючої камер, що створює перепад тиску для перекачування газу. Стис нуте у виштовхуючій камері повітря висмоктується в атмосфе ру через патрубок. Насоси такої конструкції відрізняються швидкодією. На приклад, продуктивність насоса ВН6 досягає 155 л/хв при тиску 106 Па. Усі механічні насоси заливають спеціальним вакуумним маслом типу ВМ4, що призначається для створення ущільнен ня між статором або ротором і пластинами, а також для змащу вання обертових частин. Групу високовакуумних насосів механічної дії представля ють турбомолекулярні насоси. У цих насосах відкачка газу зас нована на приданні молекулам газу спрямованого переміщен ня за рахунок ротора, що швидко обертається. Конструкція надвакуумного насоса представлена на рис. 3.10. У корпусі насоса 1 встановлений блок нерухомих статор них дисків 2 і обертається ротор із жорстко встановленими

Рис. 3.10. Конструкція турбомолекулярного насоса

103

«Товарознавство»

дисками 4. Зазор між нерухомими і рухомими дисками не більше 1 мм. У статорних і роторних дисках зроблені прорізи, причому прорізи статорних дисків точно відповідають прорізам у роторних дисках. Обертові диски захоплюють газ із вхідного отвору 3 та виштовхують його у вихідний канал 5. Промисловість випускає турбомолекулярні насоси двох типів – ТВН і ТМН, що використовують в основному для відкачки електровакуумних приладів. Пароструйні (дифузійні) насоси застосовують разом із ме ханічними для одержання високого вакууму – до 10 Па. Робо та цих насосів заснована на дії відкачуючого струменя пари. На рис. 3.11. представлена схема дії двоступінчатого пароструйно го насоса.

2 3 

4

6

5

Рис.3.11. Схема дії двоступінчатого пароструйного насоса

В кип’ятильнику 5 нагрівається робоча рідина, в даному випадку масло. В результаті утворюється пара, яка піднімаєть ся по трубопроводу 4 і поступає до охолоджуваних стінок на соса. При цьому струмені пари захоплюють за собою молекули відкачуваного газу, що поступає через патрубок 1. Доторкаю чись до охолоджуваних стінок, масло охолоджується, конден сується і знову поступає до кип’ятильника. Молекули газу ви кидаються через отвір 6. 104

Розділ 3. Енергетичне обладнання

Основним недоліком насосів є можливість проникнення парів масла до відкачуваного об’єму, тому зазвичай встановлю ються пастки для уловлювання парів масла. 3.2.5. Позначення насосів В маркіруванні більшості насосів об’ємної дії використову ють показники напору подачі. Після буквеного позначення, що показує конструкцію насоса або його призначення, ставлять цифри: перша — номінальна подача, друганомінальний напір. Наприклад, консольний насос із подачею 125 м3/год і напором 30 м – К 125/30. Фекальнийгоризонтальний насос із тими ж параметрами – ФГ 125/30. Поршневий насос – ЕНП 63/2,5 (електроприводний поршневий насос). Плунжерний насос – НП 5030. Приклади літерного позначення насосів: КМ – консольні моноблочні, відцентрові; В – вертикальні нерегульовані; ВР – вертикальні регульовані; ОРГ – осьові, регульовані горизон тальні; БМ – для паперової маси; X – для перекачування хімічної рідини, відцентрові; ВН – вакуумні насоси і т. ін.

3.3. Компресори Компресорами називають машини, призначені для стискан ня повітря або різних газів. Класифікація компресорів за основ ними ознаками представлена в табл. 3.1. Таблиця 3.1. Класифікація компресорів A   #      (     $  & ! $)

>     ƒ     –  3 3/; ƒ      – 10... 100 3/; ƒ      –   100 3/;

  .  

ƒ $  ; ƒ  $  ; ƒ  $  ;

105

«Товарознавство»

Продовження таблиці 3.1 A   #   +  !  

>     ƒ $  ,  $  H&   H (!;)  " & (!. # ) ƒ  .   ,  !   " & H !;   K $ (. # ).   -  J & . ƒ   ;  ! - !;      ƒ $   ; 

ƒ  . :  &    - ƒ  & ;   ƒ & . ƒ . #

@ H!. #

 &  " - ƒ $    "   J &   - ƒ      J &;   ƒ     J &. @   ƒ       " ; ƒ   $    " $ $& &; ƒ   $ . +  !   + J, J  H&

+  !   &

106

ƒ  ; ƒ   ; ƒ    . ƒ  & ; ƒ  ; ƒ $  ; ƒ    ; ƒ    ; ƒ  ; . ƒ   ; (     , KK;  , K    . $   !  ); ƒ  ; (  &  !H&        H &

     ); ƒ !$ ; (;      K;  $     ! " ).

Розділ 3. Енергетичне обладнання

Конструктивно компресор представляє собою робочу каме ру з системою циліндрів, в яких знаходяться поршні, за допо могою яких здійснюється стискання газу. Число рядів та розм іщення циліндрів визначається типом компресора. Циліндри залежно від ступеня стискання і конструкції мають примусове водяне або повітряне охолодження. Компресор приводиться в дію електродвигуном. При стисканні повітря в компресорах низького і середньо го тисків, а також аміаку і фреону в холодильних установках застосовується одно або двохступінчата схема стискання. Для перекачування газу в системі газопроводів викорис товують газомотокомпресори, що представляють собою спо лучення двигуна внутрішнього згоряння, паливом для якого служить перекачуваний газ, із вертикальним кутовим комп ресором простої дії. Марка компресора представляє собою дробове число, у чи сельнику якого вказується продуктивність, у знаменнику – надлишковий тиск, наприклад 305ВП20/8. Залежно від середовища (повітря або газ) у марку комп ресора уводять літери В – повітря, Г – газ, цифри перед літерним позначенням показують порядок модернізації 10, 20, 30 і т. ін., наприклад 202ВП, 305ГП. Якщо замість нуля стоїть літера «С», то це означає, що циліндр і сальники пра цюють без подачі мастила. Компресори з прямокутним розташуванням осей: 2П, 5П, 3П і 7П випускають на декількох базах. Цифри позначають найб ільше зусилля, що діє на шток, літера «П» – тип компресора – прямокутний. До компресорів з кутовим Yподібним розташу ванням осей циліндрів відносять, наприклад, повітряні – типів К і КС, холодильні одноступінчаті на аміаку (АУ) або холодо гентфреоні (ФУ) і холодильні двохступінчаті на аміаку (ДАУ). Прикладом машин з YYподібним розташуванням циліндрів можуть служити аміачні компресори типів АУУ і ДУУ.

107

«Товарознавство»

3.4. Умови зберігання і транспортування насосно$компресорного обладнання На корпусі кожного компресора або насоса повинна бути укріплена табличка, що містить такі дані як: товарний знак підприємствавиробника, типмодель машини, рік випуску, про дуктивність насоса, кінцевий тиск повітря, частоту обертання ротора і стандарт, за яким випускається компресор або насос. Для захисту обладнання від ушкоджень і впливу атмосфер них умов оброблені поверхні, а також запчастини піддають консервації. Упаковуються компресори і насоси в решітчасті дерев’яні ящики, які необхідно викласти усередині водонепро никним папером. Великі компресори і насосні станції допус кається транспортувати і зберігати без упаковки, але обов’яз ковим є нанесення консервантів, тобто водопоглинаючих сумішей. Окремі деталі, зокрема патрубки, маслопроводи, по вітряпроводи завертають у парафінований папір або газонапов нений чарункуватий поліетилен й укладають в окремі ящики. Компресори і насоси різних типів повинні зберігатись в су хому, опалювальному, вентильованому приміщенні на підлозі або на піддонах в один ряд. Допускається транспортування будь яким видом транспорту, але необхідно оберігати вироби від пря мого впливу атмосферних опадів і механічних ушкоджень.

3.5. Вентилятори 3.5.1. Загальна характеристика та класифікація Вентилятором називається пристрій, який дозволяє пере міщати повітря або інший газ в обмеженому просторі. Система вентиляції – це комплекс пристроїв, призначених для подачі або зміни повітря в приміщеннях. Найбільше поши рення одержали приточні і витяжні системи вентиляції. Вентилятори можна класифікувати за наступними ознаками: ™ призначенням – на побутові (потужністю до 1 Вт) і про мислові (потужністю в тис. кВт); 108

Розділ 3. Енергетичне обладнання

™ умовами експлуатації – загального призначення, призна чені для переміщення повітря з температурою не більше 80° С, термостійкі – для переміщення повітря з темпера турою більше 80° С, антикорозійні – для переміщення газів, що містять активні речовини, і вибухобезпечні – для переміщення повітря і газів, що містять вибухонебезпечні компоненти або частки, що легко загоряються; ™ створюваним тиском – низького (до 1 МПа), середнього (до 3 МПа) і високого (до 12 мПа); ™ конструктивними особливостями вентилятори підрозділя ють на радіальні (відцентрові), осьові, стельові, а також вентилятори правого і лівого обертання. Кожний вентилятор має номер або марку, що відповідає діаметру робочого колеса, вираженому в дециметрах. 3.5.2. Характеристика окремих видів вентиляторів Радіальні вентилятори Робоча схема радіального вентилятора приведена на рис. 3.12, а. Радіальний вентилятор складається із спірального кожуха 1 який зазвичай виконується з оцинкованої жерсті, i робочого колеса 3, яке розташовується на підшипниках. При обертанні цього колеса, на якому закріплені лопатки, повітря через вхідний отвір потрапляє в канали між лопатками, переміщаєть ся по цих каналах і витискається у вихідний отвір кожуха 2. Колесо приводиться в рух електродвигуном. У вентиляторів великих розмірів, тобто з великим робочим колесом, кожух встановлюється окремо на самостійних опорах. У дуже потуж них і великих вентиляторах обертання на робоче колесо пере дається через клиноремінні передачі. Вентилятори можуть бути низького тиску, що створюють тиск до 1000 Па (0,01 атм), середнього – до 3000 Па і високо го – до 12000 Па.

109

«Товарознавство»

Рис. 16.12. Робоча схема радіального (а) та осьового (б, в) вентиляторів

Осьові вентилятори В основі конструкції вентилятора знаходиться робоче ко лесо 1, яке при обертанні переміщає повітря уздовж осі обер тання. Робоче колесо обертається за допомогою електродвигу на 2. Для нормальної роботи вентилятора необхідно, щоб зазор між лопатками і кожухом був мінімальний (рис. 3.12. б, в). Осьові вентилятори широко використовують у народному господарстві в опалювальних агрегатах, у радіоелектронних та обчислювальних пристроях. До осьових вентиляторів відно сяться і побутові (настільні вентилятори). Відсутність кожуха, в середині якого створюється тиск, приводить до того, що настільні вентилятори тільки переміщають повітря, створюючи умови для охолодження. Стельові вентилятори Призначені для збільшення рухливості повітря в приміщеннях. Вони складаються із двигуна, укріпленого на штангах до стелі, на вісь якого насаджені лопаті. Вентилятори випускають звичайно трилопатеві, із розмахом лопаті 900, 1200, 1500, 1800 мм. Потужність, яка споживається вентилятором будьякого типу, залежить від обсягу переміщуваного повітря, тиску, ство рюваного ним, і ККД вентилятора. 110

Розділ 3. Енергетичне обладнання

3.6. Калорифери Калорифери застосовують для нагрівання повітря, що по ступає в приміщення. Калорифери бувають типу КВ, що обігріваються водою, і КП, що обігріваються парою (теплоносії). Промисловість випускає п’ять моделей калориферів: най менша, М – мала, С – середня, Б – велика і СБ – найбільша. Кожна модель має 12 номерів, що визначають сполучні розмі ри і площу поверхні нагрівання. Конструкція калорифера (рис. 3.13.) представляє собою си стему спіральних трубок 2, по яких переміщається теплоносій (наприклад, вода). Для збільшення площі тепловіддачі на тру би установлені ребра. Між трубами і ребрами проходить холод не повітря, що відбирає в них теплоту. Для захисту від ушкод ження тонкостінні труби з ребрами закривають решітками 3. 1

2

3 Рис. 3.13. Конструкція калорифера

111

«Товарознавство»

До умовного позначення калорифера входять крім назви теплоносія номера калорифера і тип оребрення труб. Наприк лад, калорифер пластинчастий із водяним обігрівом середньої моделі № 10 позначається: КВС10П.

3.7. Умови зберігання і транспортування вентиляційного обладнання Вентиляційне обладнання постачається відповідно до вимог замовника як у розібраному, так і в нерозібраному виді. Електродвигуни, що входять до комплекту вентиляторів, зберігають у закритих приміщеннях на стелажах або на підлозі на піддонах. Термін зберігання електродвигунів на базах не перевищує шість місяців. Торцева частина двигунів, різьбові з’єднання, вивідні кінці проводів і заземлення повинні бути законсерво вані і захищені щитками. Повітрязабірники і турбинки вентиляторів, установлені на одній рамі і зроблені з чорної жерсті, повинні бути пофарбовані. Допускається зберігання вентиляторів без електродвигунів на закритих бетонованих площадках, але необхідно запобігати прямому попаданню на виріб атмосферних опадів. Короба і повітряпроводи як фарбовані, так і з оцинкованого заліза, що входять до комплекту вентиляційних систем, допускається збе рігати під навісом, але тільки у вертикальному положенні. Транспортувати повітряпроводи дозволяється тільки у вер тикальному положенні. Комплект кріпильних виробів і ущіль нювальних прокладок упаковують окремо в дерев’яні ящики, які повинні бути викладені усередині водонепроникним папе ром або поліетиленовою плівкою. Транспортування вентиляторів допускається будьяким видом транспорту без тари за умови захищеності виробів від механічних ушкоджень і впливу атмосферних осадів. .

112

Розділ 3. Енергетичне обладнання

3.8. Двигуни внутрішнього згоряння 3.8.1. Загальна характеристика та класифікація двигунів внутрішнього згоряння Двигун внутрішнього згоряння представляє собою один із видів теплових двигунів, у якому згоряння палива i нагріван ня робочого тіла відбувається усередині робочого циліндру, що забезпечує високий ККД. Двигуни внутрішнього згоряння використовують у багать ох галузях народного господарства: на стаціонарних установках, судах, тракторах, автомобілях, будівельних і дорожніх машинах. Їх перевагами є постійна готовність до пуску, порівняно висо ка економічність, незалежність від зовнішнього джерела енергії, що забезпечує мобільність машин і можливість перекидання їх з об’єкта на об’єкт для роботи в різних умовах експлуатації, мала вага при великій потужності. Необхідність роботи в кліматичних умовах, що різко відрізняються, при температурі зовнішнього середовища, що змінюється від 60 до +50°С, безупинні коливання навантажен ня на багатьох машинах, запиленість повітряного середовища, відірваність від баз технічного обслуговування – все це пред’яв ляє особливі вимоги до конструктивноексплуатаційних якос тей двигунів внутрішнього згоряння. Для приводу ряду машин застосовують поршневі двигуни внутрішнього згоряння, що класифікують за декількома ознаками. ™ призначенням двигуни – транспортні, стаціонарні і спец іальні; ™ видом застосовуваного палива – двигуни легкого рідкого палива, що працюють на бензині; двигуни важкого рідко го палива, що працюють на дизельному паливі; двигуни газового палива, що працюють на генераторному, природ ному зрідненому пропанбутановому газі; двигуни зміша ного палива, у яких основне паливо – газ, а для запален ня використовують присадки рідкого палива, і, нарешті, багатопаливні двигуни, конструкція яких дозволяє вико 113

«Товарознавство»

™

™

™ ™

ристовувати в якості палива бензин, гас, дизельне пали во і т. ін; способом утворення паливної суміші – двигуни з внутрішнім і зовнішнім сумішоутворенням. У двигунів першої групи пальна суміш із палива і повітря утворюється усередині циліндрів (дизелі), а в двигунів другої групи – поза цилі ндрами (у карбюраторних двигунів – у карбюраторі, у газових – у змішувачі); способом запалення паливної суміші дизелі відносять до двигунів із запаленням від стиску, у яких унаслідок ви сокої температури стиснутого повітря паливо, яке по дається до циліндрів, спалахує без стороннього джерела запалювання. За цією ознакою карбюраторні і газові дви гуни називають двигунами з примусовим запалюванням паливної суміші, тобто електричною іскрою; способом охолодження – двигуни з рідинним і повітряним охолодженням; числом робочих циліндрів двигуни бувають одно, дво, трьох, чотирьох, шестициліндровими і т. ін., а за розта@ шуванням циліндрів – з горизонтальними, вертикальними (велика частина сучасних двигунів), Vподібними й ін.

3.8.2. Конструкція та основні показники роботи двигунів внутрішнього згоряння В основі конструкції сучасних двигунів внутрішнього згорян ня є циліндр, в якому відбувається згоряння паливної суміші, i рухомий поршень, з’єднаний за допомогою шатуна з колінчас тим валом. На валу закріплене важке махове колесо. У верхній частині циліндра є два клапани, які під час роботи двигуна авто матично закриваються i відкриваються в потрібні моменти. Че рез один клапан в циліндр надходить пальна суміш, а через інший виходять відпрацьовані гази. Рух поршня у циліндрі відбу вається за чотирьохтактним циклом: впускання, стискання, ро бочий хід, випускання, при цьому тактом називається хід порш ня в один бік, що відповідає повороту колінчастого вала на 114

Розділ 3. Енергетичне обладнання

півоберта. Під час впускання рух поршня вниз створює розрід ження, тому відкривається впускний клапан i впускає пальну суміш. Далі поршень рухається вгору і стискає суміш, яка у кінці такту спалахує від електричної іскри. При згорянні суміші утво рюються гази, які тиснуть на поршень i примушують його руха тись i обертати колінчастий вал. Під час випускання відкриваєть ся випускний клапан i спрацьовані гази виштовхуються нагору. При пусканні двигуна його валу під час перших двох тактів тре ба надати руху сторонньою силою. В подальшому всі підготовчі такти відбуваються за рахунок інерційного руху маховика. Основні показники роботи двигуна: ефективна потужність, частота обертання колінчатого вала, крутящий момент, годин на і питома ефективна витрата палива, ефективний ККД, а та кож витрата мастила на 1 кВтгод енергії. Ефективна потужність двигуна – потужність, що розвиваєть ся на колінчатому валі. Одиниця потужності – кіловат (кВт). Годинна витрата палива показує, яку кількість палива спо живає двигун при даному режимі роботи за одну годину (кг/год). Питома ефективна витрата палива утворюється від ділен ня годинної витрати палива на ефективну потужність, що роз вивається двигуном. Про економічність двигунів судять за питомою ефективною витратою палива, що складає на режимі номінальної потужності в дизелів 240... 300, а в карбюраторних двигунів 300... 380 г/кВт год. Знаючи питому ефективну витрату палива gе і ефективну потужність двигуна Nе, можна підрахувати годинну витрату палива: Gт=geNе Для оцінки економічності роботи двигунів введене понят тя ефективного ККД, що визначають за формулою: з=Qe/Qт де Qe – кількість теплоти, перетвореної в корисну роботу на колінчастому валі двигуна; Qт – кількість теплоти, підведе ної до двигуна з паливом за умови повного його згоряння. 115

«Товарознавство»

Ефективний ККД для карбюраторних двигунів дорівнює 0,2... 0,3, а для дизелів – 0,32...0,38. Отже, у корисну роботу в двигунах перетворюється тільки частина енергії, що відповідає теплотворній здатності витраченого палива, причому дизелі більш економічні. Дизелі також відрізняються більшою надійністю, можливістю використовувати більш дешеве паливо, меншою токсичністю відпрацьованих газів, меншою пожежною небезпекою, і тому їх застосовують більш широко, ніж карбюраторні двигуни. Головні конструктивні параметри двигуна: діаметр цилінд ра, хід поршня, число циліндрів, габарити і маса. Залежно від середньої швидкості поршня розрізняють на ступні двигуни: Сm<6 м/с – тихохідні; Сm=6... 9 м/с – середньої швидкохідності; Сm>9 м/с – швидкохідні. 3.8.3. Умови зберігання і транспортування двигунів внутрішнього згоряння Двигуни внутрішнього згорання постачають зазвичай в не упакованому, законсервованому вигляді. Транспортувати двигуни дозволяється будьяким видом транспорту, але необхідно оберігати їх від механічних ушкод жень і пошкодження консервантного покриття. При транспор туванні і зберіганні всі рухомі частини двигуна необхідно жор стко зафіксувати. Запасні частини і зняті агрегати повинні бути розміщені в дерев’яних ящиках, які викладені усередині водонепроникним папером. Крім того, їх консервують або захищають спеціальним антикорозійним покриттям, що повинно зберегти деталі від корозії протягом 12 місяців за умови зберігання їх у закритих приміщеннях. Запасні частини укладають кожну в окремий ящик, у який вкладають пакувальний аркуш із повним пере ліком даним відповідно до вимог стандарту. В окремі ящики поміщають електроустаткування двигунів, причому кожен елемент обгортають у водонепроникний або парафінований папір, щільно укладають у ящики, щоб запобіг ти їх переміщенню при транспортуванні. 116

Розділ 3. Енергетичне обладнання

Усі запчастини і самі двигуни зберігають у сухих закритих приміщеннях, двигуни – на підлозі, запчастини – у ящиках на стелажах. Двигуни та запчастини необхідно зберігати в при міщеннях, в повітрі яких відсутні агресивні хімічні речовини (наприклад, пари кислот), що можуть пошкодити покриття.

3.9. Освітлювальна апаратура: джерела світла, світильники, прожектори 3.9.1. Загальна характеристика освітлювальних пристроїв Джерелом світла називають пристрій, що випромінює елек тромагнітну енергію в оптичній області спектра. Розрізняють джерела світла теплові (наприклад, лампи накалювання) і лю мінесцентні (наприклад, газорозрядні джерела світла). Лампа накалювання представляє собою колбу, у якій зна ходиться вольфрамова нитка з високим питомим опором, за ра хунок якого під час проходження електричного струму вольф рамова нитка нагрівається та випромінює світло. У лампах малих потужностей із колби видаляють повітря, інші лампи для підви щення температури нитки накалювання, тобто для збільшення світлової віддачі, наповняють інертним газом, іноді з додаванням галогенів. Лампи накалювання випускають на напругу від оди ниць до сотень вольт, потужністю до десятків кіловат. Дов говічність сучасних ламп накалювання – 0,1... 2000 г. Для зовнішнього освітлення і для освітлення приміщень широко застосовують електричні лампи накалювання загально го призначення типів К, БМЛ, БМТ та ін. Робоча напруга цих ламп – 127 і 220 В. Газорозрядне джерело світла – електричний прилад при значений для перетворення електричної енергії в оптичне вип ромінювання. Джерелом енергії є гази або інші речовини (на приклад, ртуть або галогени), що знаходяться в пароподібному стані, які випромінюють світло при проходженні крізь них елек тричного струму. Конструктивно газорозрядні джерела світла 117

«Товарознавство»

виконують у виді оболонок різної форми зі скла, кераміки або металу з прозорим вихідним вікном. В оболонку вмонтовані електроди. Існують газорозрядні джерела світла низького тиску – від 0,1 Па (10–3 мм рт. ст.) до 20 кПа (0,2 кгс/см2), високого – від 20 кПа до 1,5 МПа і надвисокого – понад 1,5 МПа (15 кгс/см2). На рис. 16.15. представлені різні газорозрядні джерела світла: на трієва лампа низького тиску (а); люмінесцентна лампа (б); ртутна лампа надвисокого тиску з налагодженою кольоровістю (б); ксе нонова лампа надвисокого тиску (г) натрієва лампа високого тиску з колбою з полікристалічного оксиду алюмінію (д).

Рис. 3.14. Типи газорозрядних ламп

Вказані лампи застосовують для освітлення вулиць і при міщень у кіно і фототехніці, для світлової сигналізації і т.д. Наприклад, лампи люмінесцентні низького тиску типів ЛДЦ15, ЛХБ15, ЛБ15, ЛТБ15 призначені для загального освітлення закритих приміщень, а також для зовнішніх установок, що живляться від змінного струму частотою не менше 50 Гц відпо відною пускорегулюючою апаратурою в схемах стартерного за палювання. 118

Розділ 3. Енергетичне обладнання

Прожектор – освітлювальний прилад далекої дії, у якому світло концентрується в обмеженому просторі за допомогою оптичної системи, що складається з дзеркал або лінз. В якості джерела світла в прожекторі використовують лампи накалю вання загального застосування, газорозрядні, а також спеціальні лампи накалювання. Прожектори використовуються для освіт лення будівельних майданчиків, окремих об’єктів, для оптич ної сигналізації і т.ін. 3.9.2. Правила постачання, приймання і зберігання ламп На лампи повинні бути чітко і міцно нанесені наступні по значення: товарний знак підприємствавиробника, номінальна напруга або діапазон напруги, В, номінальна потужність, дата виготовлення (рік, квартал). Кожна лампа повинна бути вкладена в трубку (чохол) із гофрованого картону і упакована в ящики із гофрованого кар тону, технічні вимоги яких повинні відповідати ДСТУ. Допус кається лампи потужністю 300 Вт і більше загортати спочатку в гофрований папір, потім в обгортковий й упаковувати в гру пові ящики з решітками із гофрованого картону, що охороня ють лампи від взаємного зіткнення й ушкодження при транс портуванні. При упакуванні в кожну коробку вкладають інструкцію з експлуатації ламп. При роздрібному продажі інструкція повинна бути до кожної лампи. Під час перевезення в контейнерах лампи повинні бути упаковані відповідно до вимог ДСТУ. На ящики з лампами наклеюють наклейку з наступними позначеннями: товарний знак підприємствавиробника, найменування i тип ламп, номі нальна напруга або діапазон, номінальна потужність, тип цоко ля, кількість ламп в штуках, номер стандарту, транспортне мар кування “Обережно, крихке!”, “Боїться вологи”. При транспортуванні упаковані лампи повинні бути захищені від ат мосферних опадів та механічних ушкоджень.

119

«Товарознавство»

Лампи зберігають у складській i транспортній тарі у закри тих сухих вентильованих приміщеннях. Наявність в повітрі кислотних, лужних та інших домішок, які можуть призвести до втрати основних якостей лампи, не допускається.

3.10. Автономні хімічні джерела струму Автономні хімічні джерела струму бувають двох типів – одноразового використання (гальванічні елементи) та багаток ратної дії (акумулятори). Гальванічні елементи – джерела енергії, в яких хімічна енер гія перетворюється в електричну. Основними конструктивни ми елементами є ємність, яка містить рідину (електроліт) або пасту, i два електроди. В результаті хімічної реакції один з елек тродів отримує позитивні заряди, а другий негативні. При підключенні клем електродів до електричного кола вироблена енергія віддається до цього кола. В якості джерел струму вико ристовуються марганцевоцин кові (МЦ), повітряномарганцево цинкові (ВМЦ), оксиднортутні (РЦ), залізовугільні (ВЖД) галь ванічні елементи. Недоліками МЦ і ВЦ сухих елементів і батарей є саморозряд ження їх у процесі зберігання, ве Рис. 3.15. Хімічний процес у гальванічному елементі ликі межі зміни напруги при роз рядженні, низька питома енергія на одиницю маси й об’єму. Оксиднортутні елементи (РЦ при однаковій початковій ЕРС порівнянно з елементами МЦ і ВМЦ мають утроє більшу пито му енергію на одиницю об’єму. Однак оксиднортутні елементи значно дорожче елементів МЦ і ВМЦ. Через дефіцитність і ви соку вартість цинку бажано використовувати в якості негатив ного електрода якийсь інший метал, наприклад залізо. 120

Розділ 3. Енергетичне обладнання

Залізовугільні лужні елементи ВЖД застосовують для жив лення радіопристроїв у важкодоступних для обслуговування місцевостях. Питома енергія на одиницю об’єму і маси еле ментів ВЖД вище, а ЕРС нижче, чим в елементів ВМЦ. Еле менти ВЖД допускають тривале зберігання і нормально пра цюють при температурі вище 0°С. Ємність гальванічних елементів і акумуляторів визначаєть ся як добуток струму навантаження на термін, А·г, протягом якого елемент віддає електричну енергію. Умовні позначення гальванічних елементів і батарей: перші цифри вказують напругу; літери – призначення (А – анодна, Н – накальна, С – сіткова, Ф – ліхтарна, Р – радіозондова, С – слухо ва, Т – телефонна), електрохімічну пару (наприклад, МЦ – мар ганець і цинк і т.ін.), тип конструкції (Г – галетна, В – повітря ної деполяризації), умови роботи (У – універсальна, X – холодостійка, без позначення – літня), останні цифри вказують ємність, А•г, або число годин роботи, год. Наприклад, позначен ня 70АМЦГУ1,3 розшифровується так: напруга 70 В, анод на, марганцевоцинкова, галетної конструкції, універсального застосування, ємність 1,3 А•г. Багато батарей мають фірмове маркірування. Акумулятор – прилад багатократної дії, що має здатність нако пичувати і зберігати протягом певного часу електричну енергію. Акумулятори залежно від складу електроліту бувають кис@ лотними і лужними. Електродами в кислотному акумуляторі є пластини з чистого свинцю (Рb) і діоксида свинцю (РbО2). У якості електроліту застосовується сірчана кислота. Найбільше застосування в стаціонарних електроживлячих установках, електрозв’язку знаходять кислотні акумулятори типів С і СК, що відносять до акумуляторів відкритого типу, акумулятори СЗ – закритого типу. В умовному позначенні стаціонарних акумуляторів відкри того типу літера С позначає «стаціонарний», дві літери СК вка зують, що акумулятори придатні для коротких режимів розря ду великими струмами. Число, що стоїть після літер, вказує номер акумулятора, наприклад: С148 або СК148. 121

«Товарознавство»

Умовне позначення автомобільних акумуляторів: перші цифри – число акумуляторів у батареї; Т – тракторний, СТ – стартерний, число після перших літер – ємність, А•г, Е – ебоні товий моноблок, МС – сепаратор із армованої мінеральним во локном пластмаси, комбінований зі скловойлоком. Наприклад, шестибаночний стартерний кислотний акумулятор з електрода ми у вигляді пластин ємністю 55 А•г позначається як 6 СТ55. У лужних акумуляторах у якості електроліту застосовуєть ся луг – розчин їдкого калію (КОН) або їдкого натру (NaOH). Залежно від матеріалу електродів розрізняють кадмієвонікелеві (КН), (КН), срібноцинкові (СЦ) і нікельцинкові (НЦ) акуму лятори. Назва лужних акумуляторів розшифровується наступним способом: перші цифри – число акумуляторів у батареї, літери – матеріали електрохімічної системи і конструкція, останні циф ри – ємність, А•г. Наприклад, двохбаночний кадмієвонікеле вий акумулятор безламельної конструкції ємністю 20 А•г по значається як 2КНБ20. Срібноцинкові акумулятори мають невеликі габарити, малу вагу, добре працюють у стартерному режимі і при зниженій температурі, використовуються в переносній і бортовій радіоа паратурі, геофізичній, геологічній і іншій портативній апаратурі.

3.10.1. Упакування і зберігання автономних хімічних джерел струму Акумулятори, батареї й елементи необхідно зберігати в су хих опалюваних приміщеннях із температурою 8...15°С при відносній вологості 60%, елементи і гальванічні сухі батареї – при температурі 10°...+25°С при відносній вологості не більше 70%. Батареї й акумулятори необхідно захищати від прямого попадання сонячних променів. Акумулятори, батареї й елементи зберігають, як правило, на стелажах, у спеціальній тарі. Акумулятори тримають у чистоті й очищають систематично від пилу і виступаючих солей. 122

Розділ 3. Енергетичне обладнання

Складання акумуляторів або батарей один на одного не допускається. Не допускається також спільне зберігання луж них і кислотних акумуляторів. Максимальний термін зберігання акумуляторів залежить від матеріалів, із яких вони виготовлені. На кожну батарею або акумулятор необхідно нанести товар ний знак заводувиробника, найменування і тип акумулятора або батареї, рік і місяць випуску, позначення полярності (зна ки плюс і мінус), номер стандарту. На батареї і сухі гальванічні елементи додатково наносять інформацію про напругу, В, три валість роботи, термін зберігання, опір зовнішнього ланцюга, струм короткого замикання, ємність батареї. Акумулятори і батареї транспортуються в критих вагонах, контейнерах або автотранспортом. У вагонах акумулятори і батареї при перевезенні без ящиків загортають в обгортковий папір або в гумові чохли i встановлюють щільно один до одно го, а в контейнерах перекладають дерев’яною стружкою, соло мою або іншими ущільнювачами.

3.11. Кабельна продукція 3.11.1. Загальна характеристика кабельної продукції Кабельну продукцію залежно від конструкції підрозділяють на проводи, шнури і кабелі. Провід – одна неізольована або одна і більше ізольованих жил, що мають залежно від умов прокладання і експлуатації не металеву оболонку, металевий або неметалевий захисний покрив. Шнур – дві і більше ізольованих гнучких або особо гнуч ких, скручених або покладених паралельно жил (перетином не більш 1,5 мм2) у неметалевій оболонці і захисному покриві. Кабель – одна або більше ізольованих жил великого пере тину, укладених у металеву або неметалеву оболонку, поверх якої може бути захисний покрив і броня. Кабелі використову ються для передачі електроенергії в силових лініях або в лініях 123

«Товарознавство»

телефонного і телеграфного зв’язку при прокладанні під зем лею, в повітрі і під водою.

Товарні характеристики і терміни кабельної продукції Струмоведуча жила – центральна частина кабелю, проводу і шнура, виконана з міді, алюмінію, оцинкованої сталі та інших металів у вигляді одного або декількох дротів, сегментів і сек торів. Служить для проходження електричного струму при пе редачі електричної енергії. Струмоведучі жили виготовляють із міді або алюмінію нормованого перетину; мідь та алюміній мо жуть бути як твердими, так і м’якими. М’який дріт має високу провідність, тому втрати електроенергії менші при використанні твердого дроту. Твердий дріт також більш стійкий до механіч них ушкоджень. Струмоведучі жили виготовляють чотирьох типів: I – нормальні – для проводів, призначених для нерухомої прокладки; II – гнучкі – для проводів, призначених для нерухомої про кладки, де потрібна особлива гнучкість при монтажі; III – підвищеної гнучкості – для проводів, що працюють при малих радіусах вигину; IV – особливо гнучкі – для проводів, які використовують ся в умовах підвищеної гнучкості жил. Перетин жили – площа поперечного перетину струмоведу чої жили у мм2, характеризує припустиму для даного виду про дукції силу струму. Ізоляція кабельної продукції – покриття струмоведучої жили, що не проводить електричний струм. В якості основних ізоляційних матеріалів можуть використовуватися полімерні матеріали (поліетилен, полівінілхлорид, фторопласт та інші), що наносяться на жилу методом екструзії, гума, електроізоляційний лак, шовк, бавовняна пряжа, лавсан, капрон, скловолокна, емаль, лаки та ін. Товщина ізоляції залежно від призначення продукції складає 0,053 мм. 124

Розділ 3. Енергетичне обладнання

Оболонка кабелю – покриття з полімерного матеріалу, гуми і навитої зверху металевої стрічки з алюмінію, сталі, призначе не для захисту струмоведучих жил від впливу вологи, хімічних речовин, світла і механічних навантажень. Захисний покрив кабелю – покриття з бітуму, кабельного паперу або стрічки з фторопласта, призначене для охорони кабелю від механічних ушкоджень. Броня кабелю – покриття поверх кабелю зі сталевої оцин кованої стрічки або дроту, що охороняють кабель від механіч них ушкоджень. Обмотка проводу – ізоляція з пряжі або ниток, накладена на провід по гвинтовій лінії. Оплітка проводу, шнура – ізоля ція з пряжі або ниток, виконана переплетенням. Емальований провід – мідна або алюмінієва жила невели кого перетину, покрита тонким шаром електроізоляційної емалі, лаку. Призначений для виготовлення обмоток електричних машин і приладів. Будівельна довжина кабелю, проводу – мінімальна довжи на в метрах відрізків кабелю, проводу, що поставляються на барабанах і котушках. Номер кабельного барабана – діаметр щоки барабана в де циметрах. 3.11.2. Характеристика окремих видів кабельної продукції За умовами застосування проводи і кабелі підрозділяються на установочні, монтажні, обмотувальні.

Установочні проводи Установочні проводи призначені для розподілу електрич ної енергії в силових і освітлювальних установках при неру хомій прокладці на відкритому повітрі й усередині приміщен ня, а також при відкритій прокладці. Проводи виготовляють на напругу 380, 660, 1100 В змінно го струму. Струмоведучі жили проводів виготовляють із мідного 125

«Товарознавство»

або алюмінієвого дроту, різних типів (I, II). Проводи можуть мати гумову або поліетиленову ізоляцію. Для проводки в житлових приміщеннях зазвичай застосову ють установочні проводи з мідними жилами перетином 0,75; 1; 1,5; 2,5 і 4 мм2, з алюмінієвими жилами – 2,5; 4; 6 мм2. Для елек тричних приладів необхідні проводи зі збільшеним перетином. Основні способи маркірування установочних проводів, які випускаються в даний час, співпадаються з існуючими раніше. Маркірування проводів представляє собою сполучення літер, наприклад: АПР, ПРТО, ПГВ, ПРДШ. Перша літера в позначенні марки проводу – А або П. Буква А вказує на те, що жили проводу алюмінієві; якщо цієї літери на початку запису марки немає, то жили мідні. Літера П, що стоїть на першому місці (або на другому при наявності літери А) позначає, що даний виріб – провід. Інші літери показують наступне: Р – ізоляція гумова, В – ізоляція полівінілхлоридна, П (якщо стоїть наприкінці марки) – ізоляція поліетиленова, О – провід укладений у загальну просочену бавовняну оп літку, Ш – провід укладений в оплітку з лавсанового шовку, Л – провід покритий лаком, Т – провід призначений для прокладки в трубах, Г – гнучкий провід (багатодротовий), Д – провід подвійний, гнучкий, ПП (попереду може не бути літер чи стояти літера А; після них є літера, що вказує на вид ізоляції, Р, В або П) – провід із двома або трьома однодротовими жилами; цей провід назива ють також плоским або стрічковим. Частіше усього установочні проводи мають від 1 до 4 жил, ізольованих одна від одної, а стандартні площі перетину жил від 0,5 до 500 мм2: 0,5; 0,75; 1,0; 2,5; 4,0; 6.0; 10; 16; 25; 35;50; 70; 95; 120; 150; 185; 240; 400; 500. Щоб одночасно зазначити мар ку проводу, кількість жил у ньому і площу їх перетину, запис роблять у наступному виді: ПРТО2u1,5, АППВ3u2,5 і т.ін. Пер 126

Розділ 3. Енергетичне обладнання

ша після літер цифра вказує на кількість жил, а за знаком мно ження зазначена площа перетину жили (у мм2). Розрахунками і випробуваннями встановлені припустимі тривалі струмові навантаження (сила струму) на проводи. Знаючи або розрахувавши, якої сили струм довгостроково по винний проходити по проводу, вибирають жилу необхідної площі перетину (табл. 3.2). Таблиця 3.2 Припустимі тривалі струмові навантаження на установочні проводи, що прокладаються відкрито J   '  , 2 0,5 0,75 1 1,5 2,5 4

+  ' &, O  ' &, O  ' &, O  

OK H

'  '  11 15 – 17 – 23 – 30 24 41 32

J   '  , 2

+  ' &, O   ' 

6 10 16 25 35 50

50 80 100 140 170 215

OK H

'  39 55 80 105 130 165

Таблиця 3.3. Характеристика окремих марок проводів  O>

>-1

.  &  

A!  &

         K HK &  '   ' K

 K$ ,   !,     K    

& HK  K  !     . &  '     K   K$       K ' K, % '     K

& HK

:  '  1

1

127

«Товарознавство»

Продовження таблиці 3.3 

.  &  

>-2

     K ' K,     K

& HK

>-3

>-4

O>

>

j >

O O

L OL

128

A!  &

& $ ;$  '    .    .  , &  '    K$       K ' K, & $ ;$  '      K  .    .  ,

& HK, $ ; . &  '    K$       K ' K, & !  $ ;$     K  '    K$ 

& HK, !     .    . $ ; .  &  '   

   K H   K   K$   '  ,  "  ,   

    K     !

& HK.  .,   K K  K.      K  !     . % ',    '  % '       /    '  , &      $ ; .,          J &   /    '  ,  % ' !      , ; n. / K H  '  , &   '&   " KH $ &   /   K ' K  &       . $ .    K  ! 

!     .,      

/   K ' K  &          . $ .   J & ! 

% ',  K HK &        ' K    .   J & $ . ! 

:  '  1

1

1

2 3

2 3

2 2

3 1

1 1

Розділ 3. Енергетичне обладнання

Монтажні проводи Монтажні проводи застосовують для монтажу електричних апаратів, приладів, причому кріплення цих проводів роблять нерухомим. Струмоведучі жили монтажних проводів ізолюють капро новими, лавсановими або скляними нитками, полівінілхлори дом, поліетиленом. У проводах деяких марок пластмасова ізо ляція захищена оболонкою з капрону або жили спочатку обмотані нитками з триацетатного шовку, а потім на обмотку нанесена ізоляція з полівінілхлориду або поліетилену. Ізоляцію з полівінілхлоридних і поліетиленових матеріалів частіше роб лять суцільною – із пластикату, але застосовують також плівки з цих матеріалів (плівкова ізоляція). Монтажні проводи залеж но від призначення бувають лакованими й екранованими. Площа перетину жил монтажних проводів невелика – від 0,05 до 6 мм2, тому що вони не призначені для великих стру мових навантажень. Кількість ізольованих одна від одної жил не більше трьох. Важливою характеристикою монтажних проводів є їх зовнішній діаметр. Промисловість випускає монтажні проводи з зовнішнім діаметром від 0,8 до 5,8 мм. Марки монтажних проводів записують таким чином: на першому місці зазвичай ставлять літеру М – провід монтажний (виключення складають деякі проводи з пластмасовою ізоля цією, у позначенні марки яких літера М відсутня). Інші літери вказують на матеріал, із якого зроблена ізоляція, і деякі інші особливості побудови проводу, а саме: Ш – ізоляція з поліамідного шовку; С – ізоляція зі скловолокна; Ц – плівкова ізоляція; В – полівінілхлоридна ізоляція; П – поліетиленова ізоляція; Л – провід лакований; Е (якщо вона стоїть за літерою М) – провід емальований; Е (якщо вона стоїть на останньому місці) – провід екранований; Г – провід гнучкий із багатодротовими жилами; 129

«Товарознавство»

Д – провід має подвійну обмотку. Розглянемо приклади: МШДЛ – провід монтажний, з од нодротовою жилою, із подвійною обмоткою із поліамідного шовку, лакований; МГШДЛ – провід монтажний, багатодрото вий, гнучкий, із подвійною обмоткою із поліамідного шовку, лакований; МГЦСЛЕ – провід монтажний, багатодротовий, гнучкий, із плівковою ізоляцією, в оплітці зі скловолокна, ла кований, екранований; МШВ – провід монтажний, однодрото вий, з обмоткою із триацетатного шовку, у суцільній ізоляції з полівінілхлоридного пластикату; МГСП – провід монтажний, багатодротовий, гнучкий, з обмоткою із скляних ниток, з ізо ляцією із поліетилену. Монтажні проводи з волокнистою і плівковою ізоляцією призначені для електроустановок напругою 127 або 220 В (провід марки МГШ – 24 В). Проводи деяких марок, що мають площу перетину жил до 0,14 мм2, придатні для роботи при на прузі до 380 В змінного струму і до 500 В постійного струму. Монтажні проводи із суцільною полівінілхлоридною, поліети леновою, а також комбінованою (волокнистопластмасовою) ізоляцією розраховані на роботу при напрузі до 1000 В змінно го струму і до 1500 В постійного струму.

Обмотувальні проводи Призначення обмотувальних проводів – виготовлення об моток електричних машин, апаратів, приладів, трансформаторів. У цих обмотках зазвичай нараховується велика кількість витків. Обмотувальні проводи багатьох марок мають жили малого діа метру (на відміну від установочних і монтажних проводів об моточні проводи характеризують не площею перетину, а діамет ром жил) і малу товщину ізоляційного шару. Жили обмотувальних проводів виконуються з міді, алюмі нію і сплавів із великим питомим електричним опором. Класифікація обмотувальних проводів: ™ обмоточні проводи з мідними або алюмінієвими жилами і з емалевою, волокнистою або скловолокнистою ізоляцією; 130

Розділ 3. Енергетичне обладнання

™ обмоточні проводи з мідними або алюмінієвими жилами й емалевоволокнистою (комбінованою) ізоляцією; ™ обмоточні проводи з мідними або алюмінієвими жилами і з плівковою ізоляцією. При виготовленні обмотувальних проводів застосовують також лаки (для ізолювання жил) і бавовняні, лавсанові, шов кові нитки (для ізоляції жил і виготовлення опліток і обмоток). Маркірування обмотувальних проводів здійснюють за допо могою сполучення літер, що описують матеріал, із якого зроб лена жила. До позначення також можуть вводитись додаткові літери, що вказують на особливі властивості матеріалів, із яких виконаний даний провід. Матеріал, із якого зроблені жили обмотувальних проводів, указують наступним способом. У марках усіх мідних проводів на першому місці ставлять літеру П, цим одночасно познача ють провід, жили його зроблені з міді. Для того щоб відрізнити алюмінієві проводи з емалевою ізоляцією від мідних, наприкінці марки перших ставлять літеру А, наприклад: ПЕВ – провід із мідними жилами; ПЕВА – провід з алюмінієвими жилами. У марках проводів із сплавів із великим питомим опором став ляться літери: М – манганін, К – константан, НХ – ніхром; якщо ще треба вказати, що дріт м’який (відпалений), то після літер М або к ставлять літеру М; для вказання того, що дріт твердий, пишуть літеру Т. Наприклад, ПЕММ – провід, жила якого зроблена з м’якого манганінового дроту; ПЕМТ – провід, жила якого зроблена з твердого манганінового дроту; інших відмінностей у побудові цих проводів немає. Для позначення виду ізоляції обмотувальних проводів зас тосовують наступні літери і буквосполучення: ЕЛ – емаль на масляній основі, ЕВ – емаль високоміцна на полівінілацетатній основі, ЕМ – емаль високоміцна на полівінілформалевій основі, ЕЛР – емаль високоміцна на поліаміднорезольній основі, Б – бавовняна пряжа, Ш – натуральний шовк, ШК – капрон, Л – лавсан, С – скловолокно, О – один шар обмотки, Д – два шари обмотки. Наявність у марці другої літери П позначає, що ізоля 131

«Товарознавство»

ція плівкова, наприклад: ППФ – провід, ізольований плівкою з фторопласта. При записі марки проводів із комбінованою ізоляцією відповідні літери розташовують у порядку проходження шарів ізоляції від внутрішнього до зовнішнього, наприклад: ПЕЛШО – провід мідний, з ізоляцією з емалі на масляній ос нові і одним шаром обмотки з натурального шовку. Приклади розшифровки марок обмотувальних проводів: ПЕЛР – провід мідний, ізольований високоміцною емаллю на поліаміднорезольній основі; ПЕВКМ – провід із м’якого константанового дроту, ізольований високоміцною емаллю на полівінілацетатній основі; АПЛБД – провід алюмінієвий, ізо льований одним шаром обмотки з лавсанових ниток і одним шаром обмотки з бавовняної пряжі. 3.11.3. Кабелі Кабель складається з одного або декількох ізольованих один від одного провідників (жил), укладених у герметичну захисну оболонку з гуми, пластмаси, алюмінію або свинцю. Захисна оболонка кабелю може мати броню – обмотку зі сталевої стрічки, плоского або круглого дроту; такий кабель називають броньованим. Захисну оболонку або броню нерідко покривають джутовою просоченою пряжею. Кабелі, призначені для прокладки безпосередньо у землі (у траншеях), у спеціальних спорудженнях (каналах, тунелях), а також усередині приміщень при напрузі до 1000 В, називають контрольними кабелями (рис. 3.16., а). Контрольні кабелі виго товляють із мідними або алюмінієвими жилами, із пластмасо вою і гумовою ізоляцією у свинцевій, полівінілхлоридній і гу мовій оболонках. Оболонка може бути покрита бронею зі сталевих стрічок і захисним антикорозійним шаром з просоче ної кабельної пряжі. Контрольні кабелі мають від 4 до 37 жил. Площа перетину кожної жили може бути 0,75; 1; 1,5; 2,5; 4; 6;10 мм2. .Для передачі і розподілу електроенергії споруджують не тільки повітряні, але і кабельні лінії. Кабелі, які використовують 132

Розділ 3. Енергетичне обладнання

ся для цих цілей, називають силовими кабелями (мал. 3.17., б). Вони на відміну від контрольних кабелів розраховані на більш високу напругу – 35 кВ і вище. 7

7

6 а)

6

54 3

2

1

5 4 3 2 1 б)

Рис. 3.16. Побудова кабелів: а) контрольного марки КСБ; б) силового марки СБ 1 – струмоведучі жили, 2 – паперова ізоляція жил, 3 – поясна ізоляція з просоченого маслом паперу, 4 – свинцева захисна оболонка, 5 – паперова стрічка, покрита бітумом, 6 @ броня зі сталевої стрічки, 7 – зовнішнє захисне покриття з джутової просоченої пряжі і бітуму.

При маркіруванні кабелю на першому місці стоїть літера А, якщо жили алюмінієві, якщо цієї літери немає, то жили мідні. Для відмінності контрольних кабелів від силових маркіру вання перших починають із літери К, якщо жили мідні, або з літер АК, якщо жили зроблені з алюмінію. Матеріал, із якого виконана ізоляція жили, позначають на ступними літерами: Р – гумова, В – полівінилхлоридна, П – поліетиленова. Захисні оболонки кабелів маркірують у такий спосіб: С – свинцева, А – алюмінієва, В – полівінилхлоридна, Т – стовще на свинцева. Позначення броні наступні: Б – із сталевих стрічок, покритих джутовою просоченою пряжею і бітумом; БГ – із сталевих стрічок джутового покриття (голий кабель); П – із плоского сталевого дроту, покритого джутовою просоченою пряжею; К – із круглого сталевого дроту, покритого джутовою просоченою пряжею. Для прокладки усередині приміщень і в пересувних елект роустановках частіше усього застосовують контрольні кабелі марок КСБГ, КСРГ, КВРГ, АКВРГ. 133

«Товарознавство»

Для монтажу зовнішніх і внутрішніх кабельних електрич них мереж напругою до 1000 В застосовують контрольні кабелі марок КСБ, КВРГ, КВРБ і силові кабелі марок СБ, ЦСБ. АСБ, ААБ, ЦААБ, ВРБ, ВРГ, НРГ і ін. Для монтажу електропроводок, що з’єднують між собою електричні прилади, апарати, що працюють при напрузі до 500 В змінного струму і до 750 В постійного струму, застосовують монтажні кабелі. На відміну від монтажних проводів монтажні кабелі мають більшу кількість ізольованих одна від одної жил (в основному від 2 до 14), заключених у загальну оболонку. В електроустановках загального призначення застосовують головним чином наступні монтажні кабелі: МКШ – ізоляція жил і загальна оболонка з полівінілхлоридного пластикату; МКЕШ – те ж, але екранований; МПКШ – ізоляція жил зроб лена з поліетилену, а загальна оболонка – із полівінілхлорид ного пластикату; МПКЕШ – те ж, але екранований. 3.11.4. Транспортування кабельної продукції Транспортування кабелів і проводів проводиться усіма ви дами транспорту відповідно до передбачених правил перевезень і з врахуванням вантажопідйомності транспортного засобу. При транспортуванні кабелі, проводи і шнури необхідно захищати від впливу пар, кислот, лугів і інших агресивних се редовищ, що можуть пошкодити оболонку і захисні покриття. При транспортуванні барабани повинні бути закріплені. Перекочування барабанів необхідно робити по стороні, що вка зує напрямок обертання. При транспортуванні в напіввагонах барабани № 1630 встановлюються в один ярус, барабани № 10 14 – у два яруси, № 58 – у три яруси. Барабани, які встанов люються в два і більше яруси, повинні бути обшиті. При автомобільних перевезеннях висота укладання ящиків із кабельною продукцією не повинна перевищувати висоти борта машини більше ніж на половину висоти ящика. Висота укладання котушок не повинна перевищувати висоти борта.

134

Розділ 3. Енергетичне обладнання

Кабелі і проводи під час перевезення на відкритих транс портних засобах повинні бути укутані брезентом і поверху зак ріплені мотузками. Транспортування проводів з емалевою, волокнистою або емалевоволокнистою ізоляцією проводиться в критих транс портних засобах.

1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.

Контрольні питання Визначте призначення і наведіть класифікацію насосів. Що таке компресор? Яке його призначення? Розкрийте призначення гальванічних елементів та акуму ляторів. Визначте їх види та характеристики. Розкрийте призначення, основні параметри і класифіка цію освітлювальних пристроїв. Що входить до складу кабельної продукції? Призначен ня кабельної продукції. Наведіть класифікацію кабельної продукції. Які принципи маркірування кабельної продукції і умови транспортування та зберігання? Які умови зберігання і перевезення енергетичного облад нання.

135

Розділ 4 ЗВАРЮВАЛЬНЕ ОБЛАДНАННЯ 4.1. Фізичні основи одержання зварних з’єднань Зварювання представляє собою процес одержання нероз’є мних з’єднань за допомогою встановлення міжатомних зв’язків між деталями, що з’єднуються, при їх спільному нагріванні до розм’якшення чи розплавлення або під дією пластичної дефор мації або під дією іншого процесу. Основним завданням зварювання є одержання міцного зварного з’єднання. Міцність забезпечується атомномолеку лярними зв’язками між елементарними частками елементів, що з’єднуються. При зближенні їх на відстані, які приблизно дорі внюють атомному радіусу, наступає взаємодія між частками. Так як поверхня металів є нерівною, покрита забрудненнями, що складаються з оксидів, адсорбованих газів і органічних плівок (масел), то для забезпечення процесу зварювання, необхідно активізувати поверхневі атоми металу, вирівняти поверхню або здійснити щільний контакт і видалити з зони зварювання ок сиди й органічні плівки. Тому виникнення міжатомної або міжмолекулярної взаємодії відбувається завдяки механічній або тепловій енергії. Процес зварювання складається з трьох умовних етапів: ™ формування фізичного контакту; ™ утворення хімічних або металевих зв’язків; ™ охолодження рідкого металу і його кристалізація При термічному зварюванні на першому етапі метал у місці зварювання доводиться до рідкого стану. Для локального роз пилення ділянки металу, яка знаходиться поряд із великими об’ємами холодного металу, необхідні джерела з температурою не нижче 3000°С і високою потужністю. Розплавлення металу дозволяє усунути нерівності і забруднення поверхонь, що з’єднуються. Етап закінчується формуванням фізичного контак 136

Розділ 4. Зварювальне обладнання

ту, при якому атоми знаходяться на відстанях, необхідних для початку міжатомної взаємодії. На другому етапі утворюється зварювальна ванна, у яку зли вається розплавлений метал і перемішується. Це сприяє змочу ванню твердого нерозчиненого металу елементів, що з’єднують ся, рідким металом зварювальної ванни, внаслідок чого відбувається зчеплення атомів металу зварювальної ванни й ос новного металу. Таким чином, утворюються міцні хімічні зв’яз ки. Посиленню міжатомної взаємодії сприяє теплова активність атомів розплавленого металу, супроводжувана процесом дифузії. Третій етап наступає після видалення джерела нагрівання, відбувається охолодження рідкого металу і його кристалізація. Початок кристалізації спостерігається у частково оплавлених зерен основного металу: виникають кристаліти, загальні для основного металу і металу зварювальної ванни. По закінченні кристалізації утворюється монолітний шов, що сприяє створен ню міцних зварних з’єднань. При механічному зварюванні на першому етапі здійснюєть ся зближення поверхонь, що з’єднуються, та збільшується пло ща контакту. З цією метою під навантаженням деформують нерівності поверхонь, руйнують і видаляють оксидні й органічні плівки. Досягається фізичний контакт, при якому в безпосе реднє зіткнення вступають чисті поверхні. Третій етап охоплює дифузійні процеси, що сприяють пе реміщенням часток металу з місця контакту на деякі відстані. Сучасна тенденція підвищення рівня комплексної автомати зації і механізації зварювального виробництва, застосування сучас них робототехнічних пристроїв призводять до підвищення про дуктивності праці й одержання високої якості зварних з’єднань.

Зварюваність однорідних і різнорідних матеріалів Зварюваність матеріалів представляє собою властивість ут ворювати надійні і економічні зварні з’єднання і залежить від технологічних властивостей матеріалів, способів і режиму зва рювання, конструкції зварного шва й умов експлуатації виро бу. Для різних матеріалів показники зварюваності змінюються, 137

«Товарознавство»

але головним є можливість одержання при звичайній технології міцного зварного з’єднання. Для оцінки зварюваності необхід но порівняти властивості металу шва й навколошовної зони з основним металом. Крім того, виявляють схильність матеріалів до утворення зварювальних дефектів (тріщин, пір, жужільних включень, напливів, непроварів, підрізів і ін.). За зварюваністю матеріали відносять до добре зварюваних, задовільно зварюваних і погано зварюваних.

4.2. Класифікація методів зварювання Методи зварювання класифікують за різними ознаками. ™ За агрегатним станом металу в місці з’єднання (таблиця 4.1.) Таблиця 4.1 Класифікація методів зварювання за агрегатним станом металу в місці з’єднання +     K & /K &    ;    

C

/K &  &

 ;  $

  " F

138

+ ! K & x+  x  xj  x    x+  x  xj  x ## .  x%& x@  1. ;  2. O ;   #K 3. , J  &,     $ 4. , J   &,     $ 5.  -   6. D 

Розділ 4. Зварювальне обладнання

™ За фізичними ознаками зварювання виділяють три види: термічне (електричне дугове, електронопроменеве, лазерне, електрошлакове, газове), термомеханічне (електричне кон тактне, дифузійне) і механічне (ультразвукове, холодне) ™ За видом підводимої теплоти зварювання поділяють на: електричне і хімічне (розігрів із розплавленням кромок зварюваних деталей за допомогою теплоти, що виникає при хімічних реакціях – газове).

4.3. Види зварювання тиском 4.3.1. Контактне електричне зварювання Сутність контактного електричного зварювання полягає в тому, що поверхні, що з’єднуються, спочатку підігріваються електричним струмом, а потім притискаються одна до одної під тиском. За видом зварного з’єднання контактне зварювання підроз діляється на стикове, крапкове і шовне. При стиковому зварюванні оплавленням деталі, що з’єдну ються, притискаються одна до одної торцевими площинами, електричний струм підігріває їх, і потім здійснюється здавлю вання деталей. Цей вид зварювання застосовують при з’єднанні дротів і стрижнів, труб, смуг і листів, залізничних рейок, ободів автомобільних і інших коліс, при виготовленні ріжучого інстру мента (різців, фрез, свердел, протяжок), кілець, рамок, армату ри залізобетону великих діаметрів. При крапковому зварюванні деталі, що зварюються, (зазви чай з тонких листів або круглих прутків) накладаються одна на одну, притискаються одна до одної під тиском, зварювальний струм нагріває до необхідної температури місце контакту, потім струм відключається і проводиться здавлювання заготівель. Таке зварювання застосовують при виготовленні вузлів кузо ва, кабіни й інших частин автомобіля, а також пасажирських вагонів, вузлів літаків, у з’єднаннях обшивок з каркасами пере городок і переборок, у виробництві побутових приладів (холо дильників, пральних машин), арматурних каркасів і сіток, елек тронних ламп. 139

«Товарознавство»

При шовному зварюванні деталі, що зварюються, поміщають між обертовими дисковими електродами, через які проходить електричний струм. Роликовим дискам передається обертовий рух, під дією зварювального струму метал нагрівається і утво рюється міцне з’єднання. Шовне зварювання використовують для виготовлення бензобаків, тонкостінних балонів, корпусів вогнегасників, деталей і вузлів побутових приладів. Різновидом крапкового електричного зварювання є конден@ саторне зварювання, при якому енергія для нагрівання місця зварювання накопичується в конденсаторах, а потім при роз ряді конденсатора відбувається нагрів точки контакту. 4.3.2. Ультразвукове зварювання Ультразвуковою обробкою називають технологічні операції, які здійснюються при обов’язковій присутності пружних меха нічних коливань ультразвукової частоти (у промисловості ви користовують коливання частотою 15...170 кГц.). Для одержання нероз’ємного з’єднання заготівлі, що зварю ються, спочатку стискують зовнішнім зусиллям за допомогою спеціального інструмента і підводять до місця зварювання уль тразвукові механічні коливання. У зоні зварювання матеріал нагрівається і розм’якшується. За рахунок прикладеного зовні шнього зусилля створюється місцева пластична деформація, частки заготівель, що зварюються, зближаються на відстань дії міжатомних зв’язків і між ними виникає міцний зв’язок. Температура в зоні зварювання значно нижче температу ри плавлення матеріалу, що зварюється. Наприклад, при зва рюванні міді температура в зоні контакту не перевищує 600°С, а при зварюванні алюмінію 200...300°С. Порівняно невеликий тепловий вплив забезпечує мінімальні зміни структури, меха нічних і інших властивостей матеріалів, що зварюються. Це особливо важливо при зварюванні активних металів. Аналогічно контактному електрозварюванню ультразвуко ве зварювання може бути крапковим, шовним і стиковим. Ультразвукове зварювання має низку переваг, завдяки яким воно широко використовується в радіоапаратобудуванні. Цим 140

Розділ 4. Зварювальне обладнання

зварюванням з’єднують заготівки малої (до 0,005 мм) і різної товщини (листи фольги з заготівками великої товщини), зва рюються метали в різнорідних сполученнях (алюміній із міддю, цинк із оловом, мідь із сталлю, нікель із вольфрамом, тугоплавкі метали зі сталлю), метали з керамічними матеріалами. Ультразвукове зварювання пластмас широко застосовують у промисловості, тому що воно має низку особливостей, що дають можливість одержати високоякісне з’єднання на багать ох пластмасах, зварювання яких іншими методами неможливе. 4.3.3. Інші види зварювання під тиском Дифузійне зварювання передбачає, що заготівки з’єднують у вакуумі під впливом здавлюючих сил і при підвищеній тем пературі. У місці з’єднання відбувається дифузія атомів мате ріалів заготівок. За допомогою дифузійного зварювання проводиться з’єднання таких пар металів і сплавів: титан із корозійностій кою сталлю, титан з алюмінієм, сталь із чавуном, мідь із моліб деном, алюміній з міддю, алюміній з корозійностійкою сталлю. При зварюванні тертям з’єднання утворюються в результаті пластичного деформування деталей, попередньо нагрітих у місці контакту при їх терті. Зварювання тертям використову ють в автомобіле і тракторобудуванні й електропромисловості при виготовленні деталей рульового управління, полуосей, катків, деталей високовольтної апаратури та ін. При холодному зварюванні відбувається з’єднання деталей під тиском без підігріву. Застосовують для з’єднання деталей із кольорових металів, проводів, шин.

4.4. Види зварювання плавленням Особливістю зварювання плавленням є те, що для одержан ня нероз’ємного з’єднання кромки зварюваних деталей розп лавляють за допомогою джерела теплоти, внаслідок чого утво рюється загальна ванна рідкого металу. Після видалення зварювального полум’я метал швидко охолоджується й утво 141

«Товарознавство»

рюється зварний шов, який поєднує заготівки в одне ціле. Ме тал отриманого зварного шва за своєю структурою і хімічним складом відрізняється від металу зварюваних деталей і має литу структуру. 4.4.1. Дугове зварювання Дугове зварювання є одним з найбільш розповсюджених способів зварювання плавленням (рис 4.1). До зварюваних де талей 1, підводиться постійний або змінний струм від спеціаль ного джерела струму i збуджується електрична дуга 2, що го рить між ними й електродом 3. Дуга розплавляє кромки деталей і електрод. При переміщенні дуги уздовж кромок утворюється зварний шов. Максимальна температура дуги складає 6000°С. При зварюванні електродом, що плавиться, (рис. 4.1, а) звар ний шов утворюється з застиглої маси розплавленої частини електрода і кромок деталей. При зварюванні електродом, що не плавиться (вольфрамовий стрижень), для утворення шва в зону дуги вводять присадковий дріт (4.1, б). На практиці використовується як ручне, так і автоматичне дугове зварювання. Ручне дугове зварювання електродом, що плавиться, засто совують для виготовлення парових котлів, магістральних та технологічних трубопроводів високого тиску, у морському і річковому судно і вагонобудуванні, виробництві резервуарів, піднімальних кранів, апаратів нафтопереробної і хімічної про мисловості, будівельних конструкцій, сільськогосподарських машин, при будівництві промислових і житлових будинків. Ручне дугове зварювання електродом, що не плавиться, за стосовують у виробництві корпусів конденсаторів, бочок для паливних мастил, корпусів генераторів і стартерів для авто мобілів, для наплавлення твердих сплавів, при монтажі алюмі нієвих шин великого перетину. Залежно від ступеню автоматизації і способу захисту розп лавленого металу від впливу навколишнього середовища виді ляють різновиди дугового зварювання. 142

Розділ 4. Зварювальне обладнання

При ручному дуговому зварюванні зварювальник збуджує дугу, підтримує її горіння, опускає електрод у міру його плав лення і переміщає електрод уздовж заготівок, що зварюються. При напівавтоматичному дуговому зварюванні під флюсом (рис. 4.1, в). Зварювання здійснюється дугою, що горить під флю сом між виробом 1 і електродним дротом 2, що проходить по гнучкому шлангу 5 від механізму 6, що подає. Тримач 4 із бун кером 3 для флюсу переміщають по лінії шва вручну. Флюс, що частково розплавляється при зварюванні й утворює на поверхні шва шар шлаку, захищає розплавлений метал від шкідливого впливу кисню й азоту повітря і поліпшує властивості наплав леного металу. Застосовують у тих випадках, коли недоцільно або неможливо використовувати автоматичне зварювання: ви конання коротких і криволінійних швів, виготовлення тонко стінних виробів, з’єднань арматури залізобетону. б)

а)

в)

г)

Рис. 4.1. Види дугового зварювання

143

«Товарознавство»

Автоматичне дугове зварювання під флюсом (4.1, г). Розп лавлення металу здійснюється так само, як і в попередньому випадку. Дріт 1 подається в зону зварювання механізмом 2. Зварювальна голівка переміщається автоматично уздовж кро мок (при нерухомій голівці переміщається виріб 5). Флюс за хищає кромки зварного шва від окислення і забруднення. Дугове зварювання у захисних газах. Подача газу в зону дуги здійснюється для захисту метала зварного шва від контакту з на вколишнім середовищем. Для зварювання крім інертних газів широко застосовують активний вуглекислий газ. Зварювання в захисних газах як електродом, що плавиться, так і електродом, що не плавиться, може бути автоматичним або напівавтоматичним. Цей спосіб характеризується високою продуктивністю і гар ною якістю шва. Зварювання в інертних газах застосовують при виготовленні хімічної апаратури, монтажі шинопроводів, виго товленні каркасів, обшивок і облицювань із легованих сталей, титану і кольорових металів, з’єднань трубопроводів для агре сивних рідин і газів, судин і апаратів для хімічної промисло вості, вакуумних камер. 4.4.2. Електрошлакове зварювання Електрошлакове зварювання передбачає, що до зварюваних деталей подається флюс i запалюється електрична дуга, яка горить на початку процесу; після утворення досить великого шару шлаку вона гасне, тому що шунтується розплавленим шлаком. Електричний струм, проходячи через рідкий шлак, виділяє велику кількість теплоти, достатню для розплавлення електродного дроту, металу кромок деталей, що з’єднуються, і утворення зварного шва. Цей вид зварювання застосовують для з’єднання деталей великої товщини. 4.4.3. Електронно-променеве зварювання Електроннопроменеве зварювання здійснюється теплотою, яка виділяється при ударі електронів, що швидко рухаються, (пуч ка) об поверхню зварюваних деталей. Зварний шов має дуже малу 144

Розділ 4. Зварювальне обладнання

ширину, так як електронний промінь являє собою дуже концент роване джерело теплоти, що проникає на значну глибину. Щільність енергії променя залежить від прикладеної приско рюючої напруги. Зварювання застосовують для з’єднання деталей із металів, що мають високу температуру плавлення (вольфрам, молібден, ніобій), а також металів, легко піддаються окисленню (алюміній, магній, берилій), для – виготовлення виробів із хромо нікелевих і інших високолегованих сталей і сплавів. Світлолучове зварювання здійснюється за допомогою коге рентного монохроматичного світлового променя, що генеруєть ся оптичними квантовими генераторами (лазерами).Оптичні квантові генератори (ОКГ) бувають на твердому тілі, газові, рідинні, напівпровідникові. Найбільш широке поширення в промисловості знаходять ОКГ на твердому тілі. Зазвичай в якості активного елемента використовують кристали синтетич ного рубіна, що представляє собою плавлений оксид алюмінію з добавкою 0,04...0,05% хрому. Променем лазера зварюють однорідні і різнорідні матеріали, наприклад алюміній із нікелем, золото з германієм. ОКГ засто совують для вплавлення тонкого дроту в скло, зварювання над мініатюрних сепараторів підшипників, дротових сіток із висо колегованої сталі, фольги з тугоплавких металів. Світлолучове зварювання може здійснюватися у відкритій атмосфері, інерт них газах, вакуумі й в іншій будьякому середовищі, що про водить світло. Здатність світлового променя ОКГ проходити, майже не втрачаючи своїх властивостей, крізь прозорі матеріа ли використовується при зварюванні деталей електронних ламп, вже укладених у герметичну скляну оболонку.

4.5. Хімічне зварювання і різання Газове зварювання. За фізичними ознаками представляє собою термічний вид зварювання, але за способом утворення теплової енергії – хімічний. Метал розігрівається і плавиться за допомогою теплоти (полум’я), що виникає в результаті згорян 145

«Товарознавство»

ня пальних газів у кисні, тобто у результаті реакції горіння (окислення) газу. Для зварювальних робіт найбільше застосування одержав ацетилен С2Н2, одержуваний у спеціальних генераторах або по стачаємий централізовано в балонах. Балони з ацетиленом по фарбовані в білий колір. Тиск ацетилену в балонах до 1,6 МПа. Кисневі балони пофарбовані в блакитний колір, надлишковий тиск кисню в цих балонах 15,0 МПа. При такому тиску в ба лоні вміщається до 6000 л кисню. Для зниження тиску газів на виході використовують редук тори, що знижують тиск кисню з 15,0 до 0,3 МПа, а ацетилену – із 1,6 до 0,02...0,05 МПа. Редуктори з’єднуються з фільтром, ма нометром і вентилями, а також інжекторним пальником для зварювання. Зварювальні пальники, що служать для утворення газозва рювального полум’я, бувають низького і середнього тиску.

Рис. 4.2. Газове зварювання

Інжекторний пальник (рис. 4.2) одержав найбільше поши рення в промисловості, тому що він більш безпечний в роботі і може працювати на низькому і середньому тиску ацетилену. Кисень під тиском 0,3...0,4 МПа поступає в пальник і через ниппель, регулювальний вентиль і трубку 1 подається до інжек тора 3. Виходячи з великою швидкістю з вузького каналу інжек торного конуса, кисень створює значне розрідження за інжек тором і засмоктує ацетилен, що поступає через ниппель і вентиль 2, а також ацетиленові канали пальника в камеру змішання 4, де і утвориться пальна суміш. Далі пальна суміш 146

Розділ 4. Зварювальне обладнання

поступає по наконечнику 5 до мундштуку 6 на виході з якого при згоранні утворюється зварювальне полум’я. Пальники цього типу мають змінні наконечники з різни ми діаметрами вихідних отворів інжектора і мундштука, що за безпечує можливість регулювання потужності газозварюваль ного полум’я. Газове зварювання доцільно застосовувати для з’єднання сталей (товщиною 0,2.. .5 мм), кольорових металів, для підварю вання дефектів чавунного лиття, пайки і наплавочних робіт. Газове різання. Це процес зпалювання металу в струмені кисню і видалення струменем окислів, що утворяться. Про цес різання починається з нагрівання металу в початковій точці різання до температури запалення даного металу в кисні. Нагрів здійснюють розігріваючим полум’ям, що утво рюється при згоранні пального газу в кисні. Коли темпера тура нагрівання металу досягає необхідного значення, пус кають струмінь ріжучого кисню. Ріжучий кисень потрапляє на нагрітий метал і запалює його. При горінні металу виді ляється теплота, що разом із розігріваючим полум’ям розігр іває шари, що знаходяться нижче, і горіння поширюється на всю товщину металу. Розплавлені оксиди, що утворяться при згоранні металу, захоплюються струменем ріжучого кисню і видуваються з зони зрізу. Якщо переміщати різак по заданій лінії з належною швидкістю, то форма зрізу буде відповіда ти заданій конфігурації. Існує три основних види різання: розділювальне, поверхне ве і кисневим коп’єм. Розділювальне різання застосовують для розкрою листів, різання профільного металу, вирізки отворів, фланців і фасонних заготівель, поверхневе – для видалення по верхневих дефектів лиття, вирізки поверхневих канавок і т. ін. Різання кисневим коп’єм служить для пропалювання глибоких отворів у металі. Різання може бути ручним і машинним. Машинне різання виконують на автоматах і напівавтоматах, що мають один або декілька різаків, що дозволяють проводити різання по складному контуру. 147

«Товарознавство»

Газове різання знаходить широке застосування в мета лургійній, металообробній, суднобудівній промисловості.

4.6. Пайка металів і сплавів Сутність і схема процесу Пайка – це з’єднання металевих заготівок без розплавлен ня за допомогою присадкового сплаву (припою), що має тем пературу плавлення нижче основного металу. Розплавляючись, припой заповнює зазор між заготівками, при охолодженні він кристалізується і забезпечує міцний зв’язок між ними. Якість паяного з’єднання визначається чистотою поверхонь заготівель, що з’єднуються, тому їх попередньо очищають, обез жирюють і видаляють оксиди, при пайці забезпечується міжа томний зв’язок між припоєм і основним металом. За технологічною ознакою пайку розділяють на капілярну, дифузійну, контактнореактивну, реактивнофлюсову і пайку зварювання. Частіше усього застосовують перший й останній різновиди пайки. Способи пайки В основу класифікації способів пайки покладені викорис товувані джерела нагрівання. Пайку також можна проводити, занурюючи деталі у розплав лені солі або припой. В останньому випадку паяють, як правило, деталі складної форми зі сталей, мідних і алюмінієвих сплавів. Радіаційний нагрів при пайці забезпечується застосуванням кварцових ламп, електронного або лазерного променя. Нарешті, пайка може проводитися за допомогою газозварю вальних або газополум’яних пальників, паяльників. До твердих припоїв відносять сплави на основі міді, срібла, алюмінію, магнія або нікелю. Цими припоями паяють мідь, ла тунь, бронзи, сталі, чавуни й інші сплави. Тверді припої забез печують міцність швів до 700 МПа. При пайці твердими при поями поверхні підганяються друг до друга, очищаються 148

Розділ 4. Зварювальне обладнання

механічним шляхом від бруду, жирів і оксидних плівок. Очи щені поверхні покриваються флюсами. Флюси охороняють їх від окислення при нагріванні і при пайці, а також поліпшують змочуваність рідким припоєм металу. Потім попередньо зібра ний виріб нагрівають разом із припоєм до температури плав лення останнього. М’які припої забезпечують меншу міцність швів – до 100 МПа. Сплави на основі олова, свинцю, кадмія, вісмуту або цинку являють собою м’які припої. М’які припої легко обробляються напилками. Там, де допускається міцність шва нижче, ніж у зварного, варто застосовувати пайку. Вона дозволяє при малих витратах відновлювати і виготовляти нові вироби, виправляти дефекти лиття, з’єднувати різнорідні матеріали. Таблиця 4.2.   ! . .  ; ( &  &)

  .  . #K . ' K;  .

+   ! .  .  JK  "  !, J KH&,    .  & #K, & ;$  ! .   !  JK  ;.  &K; ,  .   KH  ,   H   $ ,  &   $K   $ K   . .,  ! . #K !    #.    .    "  & #K  ..  &   $ 'H  &      '     $&  ! !   K   ;   ", J  KH&      . ; . > !H&  $  ,   &  &, .

149

«Товарознавство»

4.7. Обладнання для живлення зварювальної дуги Для зварювання застосовуються зварювальні трансформа тори і спеціалізовані установки на їх основі, зварювальні вип рямлячі, перетворювачі й агрегати та ін. Зварювальний агрегат. Зварювальний агрегати складаєть ся із генератора постійного струму і приводного бензинового або дизельного двигуна внутрішнього згоряння. У ньому хімічна енергія згоряння палива перетворюється в механічну, а потім в електричну енергію. Агрегати використовують в ос новному для ручного зварювання в монтажних і польових умовах, де відсутні електричні мережі. Зварювальні агрегати можна класифікувати за такими ознаками: за типом генерато ра – із колекторним і вентильним; за видом привода – із бен зиновим і дизельним (іноді електричним) двигуном; за спо собом установки – пересувні, стаціонарні. Агрегати мають падаючі зовнішні характеристики і призна чені для ручного зварювання в польових умовах, складаються, наприклад, із генератора постійного струму ГД303 і бензино вого двигуна моделі "Волга" (ГАЗ32001), з’єднаних за допо могою фланця. Двигун моделі ГАЗ32001 – бензиновий чотиритактний, чотирьохциліндровий, відрегульований на частоту обертан ня 2000 об/хв потужністю 29 кВт. На двигуні встановлені зарядний генератор, стартер, розподільник запалювання і котушка запалювання. Двигун запускають від акумулятор ної батареї. Зварювальні трансформатори забезпечують ступінчасте і плавне регулювання зварювального струму. Вони перетворю ють змінну мережну напругу в знижену, необхідну для зварю вання. Це найбільш прості і дешеві джерела, широко викорис товувані при ручному зварюванні й автоматичному зварюванні під флюсом. Спеціалізовані установки на основі трансформа торів застосовують для зварювання алюмінієвих сплавів елек тродом, що не плавиться, у захисному газі. 150

Розділ 4. Зварювальне обладнання

Для ручного зварювання застосовують зварювальні транс форматори з рухомими котушками (типу ТД) і рухомими маг нітними шунтами (СТШ500, СТШ50080). Зварювальні випрямлячі спочатку знижують змінну напру гу, потім випрямляють її і подають на дугу. Постійний струм має деякі переваги, зокрема більш високу усталеність дуги порівня но з дугою змінного струму. Випрямлячі застосовують для руч ного, напівавтоматичного й автоматичного зварювання, а також у якості універсальних джерел. У зварювальному випрямлячі змінна напруга мережі спочатку перетворюється в знижену, а потім випрямляється і подається на дугу. Випрямлячі можуть доповнюватись різними допоміжними пристроями, що розши рюють їх технологічні можливості. Зазвичай окреме джерело призначене для живлення струмом однієї дуги, це однопосто ве джерело. У цехах із великим числом постів зварювання до цільним є використання багатопостового джерела. Для ручного дугового зварювання випускають випрямлячі ВД201, ВД301, ВД306, ВД5. Зварювальний перетворювач представляє собою комбінацію електродвигуна змінного струму і зварювального генератора постійного струму. У цьому випадку електрична енергія мережі змінного струму перетворюється в механічну енергію електрод вигуна, обертає вал генератора і перетворюється в електричну енергію постійного зварювального струму. Тому ККД перетво рювачів невеликий, через наявність обертових частин вони менше надійні і зручні в експлуатації порівняно з випрямляча ми. Перетворювачі випускають тільки для ручного і напівавто матичного зварювання. Стабілізатори дуги змінного струму подають на дуговий про міжок стабілізуючий імпульс у момент переходу струму через нульове значення. Стабілізатор фактично повторно запалює дугу і підтримує її горіння, поки напруга зварювального трансформа тора не стане достатньої для живлення дугового розряду. Для поліпшення горіння дуги при зварюванні на змінному струмі використовується стабілізатор дуги СД2 на 50 Гц і ста білізатор для малостійких дуг на 100 Гц. 151

«Товарознавство»

Стабілізатори дуги на 100 Гц випускають у комплекті зі зварювальними трансформаторами на 250 і 125 А, створюючи живлення "Розряд250" або "Розряд125". Джерело живлення "Розряд250" складається з трансформа тора, аналогічного за побудовою трансформатору ТСМ250, і стабілізатора на 100 Гц, аналогічного стабілізатору СД2.

Позначення зварювального обладнання В умовному позначенні електрозварювального обладнання перша літера означає тип виробів (Т – трансформатор, В – вип рямляч, Г – генератор, П – перетворювач, А – агрегат, У – ус тановка); друга – вид зварювання ( Д – дугове, П – плазмен не); третя спосіб зварювання (Ф – під флюсом, Г – у захисних газах, У – універсальне джерело для декількох способів, П – пе реносне; відсутність літери вказує на ручне зварювання покри тими електродами); четверта – дає подальше пояснення при значення джерела (М – багатопостовий, О – однопостовий). Одну або дві наступні цифри використовують для позначення номінального струму (округлення в сотнях ампер), наступні дві цифри показують реєстраційний номер виробу. Наступна літе ра означає кліматичне виконання (У – для країні помірним кліматом, Т – з тропічним), остання цифра показує категорію розміщення джерела: 1 для роботи на відкритому повітрі, 2 – у приміщеннях, де коливання температури і вологи несуттєво відрізняються від коливань на відкритому повітрі, 3 – у закри тих приміщеннях, де коливання температури, вологи і вплив піску і пилу істотно менше, ніж на відкритому повітрі, 4 – у приміщеннях із штучним регулюванням кліматичних умов, 5 – у приміщеннях із підвищеною вологою. Наприклад умовне позначення, джерела ВДГМ1602УЗ розшифровується так: В – випрямляч; Д – для дугового зва рювання; Г – у захисних газах; М – багатопостовий; 16 – із но мінальним струмом 1600 А; 02 – друга модифікація; У – для країн із помірним кліматом; 3 – для роботи в закритих при міщеннях. 152

Розділ 4. Зварювальне обладнання

4.8. Комплектні вироби Проводи. Для підключення джерел струму до мережі вико ристовують проводи марки ПРГ, для підключення до джерела електротримача – проводи марки ПРГД. Вибір перетину про водів залежить від потужності джерела або сили зварювально го струму. Зварювальні електроди. Це металеві стрижні, виготовлені з дротів діаметром 0,3 ... 1,2 мм, довжиною 350 ... 450 мм, покриті спеціальною обмазкою, до складу якої входять флюси для роз кислення металу шва, що стабілізують дугу добавки і рідке скло як сполучне. Електроди для зварювання вуглецевих сталей позначають літерою Е і цифрою, що показує середню міцність металу шва. Для зварювання низьковуглецевих сталей застосовують елект роди Е38, Е42, Е46, Е50, Е55, Е60. Межа міцності зварного шва 40...50 кг/мм2 (400...500 мПа). Електроди типів Е38АЕ50А за стосовують у тому випадку, коли до металу зварного шва пред’являються підвищені вимоги по чистоті (знижений вміст шкідливих домішок сірки і фосфору), тобто до підви щеної пластичності. Електроди Е70, Е85, Е100, Е125, Е150 використовують для зварювання високовуглецевих інструментальних сталей. Міцність зварного шва після зварювання цими електродами 70…150 кг/мм2 (700...1500 мПа). Для зварювання легованих сталей застосовують електроди з легованих сталей. Ці електроди маркірують за іншим прин ципом, наприклад, Е12Х13: після літери Е вказується хімічний склад металу електрода, тобто марка сплаву. Для зварювання жароміцних, жаростійких і корозійностій ких сплавів застосовують електроди типів Е06Х13Н, Е10Х17Т, Е12Х11Н МФ і т. ін. Для механізованого зварювання під флюсом і наплавлення під флюсом застосовують зварювальний і наплавочний дріт. Дроти виготовляють різних марок. У маркіруванні зварюваль них дротів перед маркою матеріалу добавляють літери Св – зва 153

«Товарознавство»

рювальний. Якщо дріт оміднений, то після марки матеріалу дроту ставлять літеру О. Перед літерами Св ставлять зазвичай діаметр дроту. Наприклад, 3Св08А – зварювальний дріт підви щеної якості діаметром 3,0 мм, що містить у середньому 0,08% вуглецю; 1,6 Св 08Г2С – О – зварювальний дріт діаметром 1,6 мм, марки О8Г2С (0,08% С, 2% Мп і 1% Si) з омідненою по верхнею. Літера Ш після марки показує, що дріт призначений для зварювання сталі, виплавленої електрошлаковим перепла вом 2Св30Х25Н16Ш.

Упакування, транспортування і зберігання електродів Електроди повинні бути упаковані в герметичні пластмасові коробки або в пачки з подальшим укладанням пачок у герме тичні металеві або картонні коробки. Кожну коробку упакову ють у поліетилен. Маса коробок з електродами не повинна пе ревищувати 3 кг – для електродів діаметром до 2,5 мм, 5 кг – для електродів діаметром 3,0 ... 4,0 мм і 8 кг – для електродів діаметром понад 4,0 мм. Коробки і пачки упаковують у ящики з картону, дерева або плит ДВС. Маса ящиків не повинна перевищувати 50 кг. На ящик наносять напису "Обережно, крихке", "Боїться вологи". На кожній пачці або коробці повинна бути етикетка, що містить дані про електроди у відповідності зі стандартом. Кожна партія електродів супроводжується сертифікатом, що засвідчує відповідність електродів вимогам стандарту або технічної умо ви. Сертифікат містить наступні відомості: товарний знак підприємства, умовне позначення електродів, номер партії і дату виготовлення, марку дроту з зазначенням стандарту, масу партії, кг, і гарантійний термін збереження. Електроди транспор тують будьякими видами транспорту з дотриманням умов, що охороняють їх від впливів атмосферних осадів і механічних ушкоджень. На складах електроди зберігають у сухих, опалю ваних приміщеннях при температурі не нижче 15°С на стела жах або на піддонах 154

Розділ 4. Зварювальне обладнання

1. 2. 3.

4. 5.

Контрольні питання Визначте поняття зварювання і наведіть класифікацію зварювання. Розкрийте суттєвість ручного дугового зварювання та наведіть характеристику обладнанню. Наведіть характеристику обладнання для напівавтоматич ного та автоматичного дугового та електрошлакового зва рювання. Наведіть характеристику та визначте види обладнань для променевих способів зварювання. Наведіть характеристику та розкрийте суттєвість газово го та контактного зварювання.

155

Розділ 5 ТЕХНОЛОГІЧНЕ ОБЛАДНАННЯ 5.1. Загальні відомості про обробне обладнання Обробне обладнання представляє собою найважливішу частину основних засобів підприємств і є потужним техні ковиробничим потенціалом. Тому питання використання обладнання повинні бути предметом постійної уваги менед жерів. У процесі експлуатації машин, верстатів, обладнання їх працездатність знижується головним чином внаслідок зносу окремих деталей. У результаті цього знижується точність обробки виробів, зменшується потужність і продук тивність. Ці експлуатаційні характеристики обладнання мож на відновити завдяки технічному обслуговуванню, ремонту, заміні деталей або вузлів. До основних видів обробного обладнання відносять мета ло, дерево, каміннеобробні й інші верстати, а також метало обробні центри, деревообробні машини (крім клеїльноскла дального й оздоблювального обладнання). Для обробки металів тиском застосовують обладнання, що виконує такі операції: прокатку (прокатні стани і т.п.), пресування (преси), волочіння (волочильні стани), кування і штампування (моло ти, штампи) та ін. В галузі металообробної промисловості в останні роки на мітився великий прогрес. На зміну традиційним металорізаль ним верстатам прийшли високопродуктивні верстати з про грамним управлінням та обробні центри. На основі цих верстатів з використанням мікропроцесорної техніки і роботів створюються гнучкі автоматизовані виробництва, що значно підвищує продуктивність і якість продукції.

156

Розділ 5. Технологічне обладнання

5.2. Металообробне обладнання 5.2.1. Загальна характеристика металообробного обладнання Основну частину обладнання механічних цехів складають металообробні верстати. У групу металообробних входять мета лорізальні верстати для обробки ріжучим інструментом виробів із металевих матеріалів, а також пластмас, скла, кераміки та ін. Металорізальним верстатом називається машина, призначе на для обробки заготівки шляхом зняття стружки (припуску) для одержання готової деталі визначеної форми і розмірів відповідно до робочого креслення. Власне верстат підрозді ляється на декілька найважливіших частин, які зазвичай нази ваються вузлами. Головний привод верстата передає рух інструменту або за готівлі для здійснення процесу різання з відповідною швидкі стю. У переважної більшості верстатів головний привод пере дає обертальний рух шпинделю, у якому закріплений ріжучий інструмент або заготівка. Привод подачі необхідний для переміщення інструмента відносно заготівки для формування оброблюваної поверхні. У переважної більшості верстатів привод подачі передає вузлу верстата прямолінійний рух. Сполученням декількох прямолі нійних, а іноді й обертальних рухів можна реалізувати будьяку просторову траєкторію. Привод позиціонування необхідний у багатьох верстатах для переміщення того або іншого вузла верстата з деякої вихідної позиції в іншу задану позицію, наприклад, при послідовній обробці декількох отворів або декількох паралельних площин на одній і тій самій заготівлі. У багатьох сучасних верстатах із числовим програмним управлінням (ЧПУ) функції приводів подачі і позиціонування виконує один загальний привод. Несуча система верстата складається з послідовного набо ру з’єднаних між собою базових деталей. З’єднання можуть бути нерухомими (стики) або рухомими (направляючі). Несу ча система забезпечує правильність взаємного розташування 157

«Товарознавство»

ріжучого інструмента і заготівки під впливом силових і темпе ратурних чинників. Маніпулюючі пристрої необхідні для автоматизації різних допоміжних рухів у верстаті для зміни заготівок, їх затиску, переміщення або повороту, зміни ріжучих інструментів, вида лення стружки і т.ін. Сучасний багатоопераційний верстат має набір маніпуляторів, транспортерів, поворотних пристроїв, а в деяких випадках обслуговується універсальним маніпулятором із програмним управлінням (промисловим роботом). Контрольні і вимірювальні пристрої необхідні у верстаті для автоматизації спостереження за правильністю його роботи. За їх допомогою контролюють стан найбільш відповідальних час тин верстата, працездатність ріжучого інструмента, вимірюють заготівки і виріб. При досить високому рівні автоматизації ре зультати контролю вимірів поступають у керуючий пристрій, а звідти у вигляді керуючих сигналів коректують положення вузлів верстата. Пристрій управління може бути з ручним обслуговуванням оператором, із механічною системою управління або з ЧПУ. У даний час відбувається широке впровадження мікропроцесор них пристроїв ЧПУ для управління усіма видами верстатного обладнання. Для одержання на оброблюваній заготівці заданої кресленням поверхні рухи інструмента і заготівки повинні бути узгоджені між собою, Зняття стружки з поверхні заготівки на верстатах здійснюється робочими (або основними) рухами, до яких відноситься головний рух і рух подачі. Головним називається рух, що забезпе чує відділення стружки від заготівки з визначеною швидкістю різання. Рухом подачі називають такий рух, що дозволяє підвести під лезо інструмента нові ділянки заготівки і тим самим забезпе чити зняття стружки зі всієї оброблюваної поверхні. Головний рух може бути обертальним (у токарних, сверд лильних, фрезерних та інших верстатах) і зворотнопоступаль ним (у стругальних, довбальних, протягувальних та інших вер статах). Головний рух передається або інструменту (наприклад, у фрезерних, свердлильних, поперечностругальних верстатах), 158

Розділ 5. Технологічне обладнання

або заготівці (у токарних, поздовжньостругальних верстатах). Рух подачі має або інструмент – у токарних, свердлильних і по здовжньостругальних верстатах, або заготівка – у шліфуваль них, фрезерних і поперечностругальних верстатах. Крім робочих рухів, у кожному верстаті є допоміжні рухи. До них відносяться такі рухи: транспортування і закріплення заготівки, підведення і відведення інструмента, включення, виключення, переключення швидкостей і подач і т. ін. Якщо робочі рухи зазвичай автоматизовані, то допоміжні рухи мож на здійснювати як автоматично, так і вручну. Залежно від характеру виконання основних рухів і засто совуваного інструмента розрізняють наступні основні способи обробки різанням на металорізних верстатах: точіння, струган ня, довбання, свердлення, фрезерування і шліфування. При точінні заготівці надається обертальний головний рух, а інструменту – рух подачі. При струганні на поздовжньостругальних верстатах голов ний зворотнопоступальний рух надається заготівці, а рух по дачі – інструменту. При струганні на поперечностругальних і при обробці на довбальних верстатах головний рух надається інструменту, а рух подачі заготівці. При свердленні як головний обертальний рух, так і рух по дачі надається інструменту. При фрезеруванні головний обертальний рух надається інструменту (фрезі), а рух подачі – заготівці. При шліфуванні головний рух завжди обертальний, він здійснюється інструментом – шліфувальним кругом. При кру говому шліфуванні одночасно обертається і заготівка, чим за безпечується і кругова подача. Оскільки в більшості випадків довжина деталі, що шліфується, більше ширини круга, необхід на ще і поздовжня подача уздовж осі заготівки, що здійснюєть ся або заготівкою або кругом. При плоскому шліфуванні поздовжня подача здійснюється частіше усього заготівкою, а поперечна шліфувальним кругом або заготівкою. 159

«Товарознавство»

При протягуванні головний рух прямолінійний і передаєть ся інструментупротяжці, а поступове зняття стружки – пода ча – забезпечується різницею висот кожних двох суміжних зубців протяжки. 5.2.2. Класифікація і позначення металорізальних верстатів Верстати класифікують за різними ознаками, основними з яких є: призначення, конструктивні особливості, ступінь універ сальності, точність, габарити, ступінь автоматизації. За призначенням і конструктивними особливостями усі вер стати, що серійно випускаються, поділяють на групи, а кожну групу – на типи. Є десять груп (0 ... 9) і в кожній з них десять типів (0 ... 9) верстатів (табл. 5.1). Нульові групи і типи – ре зервні, вони заповнюються в міру необхідності. Така класифі кація була розроблена Експериментальним науководослідним інститутом металорізальних верстатів (ЕНДІМВ). За ступенем універсальності розрізняють верстати універ сальні, спеціалізовані і спеціальні. Універсальні верстати, які інакше називаються верстатами загального призначення, засто совуються для виготовлення широкої номенклатури деталей, оброблюваних невеликими партіями в умовах дрібносерійного і серійного виробництва. Універсальні верстати з ручним уп равлінням вимагають від оператора підготовки і часткової або повної реалізації програми, а також виконання функцій мані пулювання (зміна заготівки й інструмента), контролю і зміни. Універсальні верстати з числовим управлінням вимагають від оператора лише окремих функцій маніпулювання і контролю. При цьому стає можливим обслуговування одним оператором декількох верстатів, так зване багатоверстатне обслуговування. Гнучкі виробничі модулі (ГПМ) представляють собою автомати зований універсальний технологічний осередок, основою яко го є верстат із повним набором маніпуляторів, контрольних і вимірювальних пристроїв. Спеціалізовані верстати призначені для обробки заготівок порівняно вузької номенклатури. При 160

Розділ 5. Технологічне обладнання

кладом можуть служити токарні верстати для обробки колінча тих валів або шліфувальні верстати для обробки кілець кулько вих підшипників. Спеціалізовані верстати мають високий ступінь автоматизації, і їх використовують у крупносерійному виробництві при великих партіях, що не вимагають частого пе реналагодження. Спеціальні верстати використовують для про дуктивної обробки однієї або декількох майже однакових дета лей в умовах крупносерійного й особливо масового виробництва. Спеціальні верстати, як правило, мають високий ступінь автома тизації. Автоматичну лінію утворюють із наборів верстатівавто матів, розташованих послідовно відповідно до ходу технологіч ного процесу і зв’язаних загальним транспортом і загальним управлінням. Автоматична лінія може працювати в режимі ав томатичного переналагодження i переходити від обробки однієї деталі до обробки іншої схожої на неї деталі. Загальне число різних деталей при цьому обмежено декількома штуками. За ступенем точності верстати поділяють на класи: нормаль ної точності (умовне позначення – Н), підвищеної (П), високої (В), особливо високої (А) і особливо точні (С) – майстерверста ти. Верстати класів В, А і С експлуатують у спеціальних приміщен нях, де підтримують строго визначену температуру і вологість. За габаритами розрізняють легкі верстати – масою 1 т і мен ше, середні – до 10 т і важкі – більше 10 т. Ступінь автоматизації характеризується участю людини в технологічному процесі. За цією ознакою усі верстати можна розділити на чотири категорії. Перша – верстати, на яких усі стадії технологічного процесу здійснюються за допомогою лю дини. Друга – напівавтоматичні верстати, на яких процес об робки (відносні рухи заготівки й інструмента, надання їм не обхідних зусиль і швидкостей) здійснюють спеціальні механізми без участі людини. Вручну виконують в основному допоміжні функції – завантаження, затиск заготівок. Третя – верстатиавтомати. На них не тільки процес обробки, але і уп равління (узгодження різних рухів, зміна і включення швидко стей) відбувається без участі людини. До четвертої категорії відносяться саморегульовані верстатиавтомати, що самостійно 161

«Товарознавство»

виконують процес обробки, управління цим процесом і його кон троль, тобто оцінюють відповідність технологічного процесу за даній програмі і вносять необхідні коректування в хід процесу. Залежно від цільового призначення верстата для обробки тих або інших деталей або їх поверхонь, виконання відповід них технологічних операцій і ріжучого інструмента, верстати розділяють на наступні основні групи – токарні, свердлильні і розточні, фрезерні, шліфувальні. Умовна класифікація верстатів за технологічною ознакою наведена в табл. 5.1. В останні роки одержали поширення верстати, на яких виконуються різні опе рації в результаті автоматичної зміни ріжучих інструментів. Подібні верстати одержали назву багатоопераційних верстатів або обробних центрів. У позначенні конкретних моделей верстатів перша цифра вказує на групу верстата (наприклад, токарні 1), а друга – на тип (наприклад, токарнокарусельні верстати мають у позна ченні цифру 15), а останні цифри характеризують основні па раметри верстата, різні для верстатів різних груп. Верстати найбільш поширених технологічних груп утворюють розмірні ряди, у яких за кожним верстатом закріплений цілком визна чений діапазон розмірів оброблюваних деталей. Наприклад, у групі токарних верстатів можливості верстата характеризують ся циліндричним робочим простором і для багатоопераційних верстатів – прямокутним робочим простором. За основним розміром робочого простору, максимальним діаметром для то карних верстатів, шириною столу для фрезерних і багатоопе раційних верстатів установлюють ряд стандартних значень, заз вичай в геометричній прогресії з деяким знаменником (р). Так, для верстатів токарної групи прийнятий (р = 1,25) і стандарт ний ряд найбільших діаметрів обробки250, 320, 400, 630, 800, 1000, 1250, 1600, 2000, 2500, 3200, 4000 мм. Перша літера в умовному позначенні вказує на модерніза цію (покоління) верстата, остання – на модифікацію (видозмі ну) базової моделі або на якусь характеристику верстата (точність, ступінь автоматизації). 162

3

4

 ! &

# $  ($-   !$$$

5

2

 !  &

         0  1

–

 !$ - ($  !   & *  

–

–

–

($    & *  

–

–

($+    - 



& & * 

–

+ $$   $ 

–

 !$  !

–

   

    3 4 5 6 – – – –  !-  - #   ! !

      $ %   #-  !-   !'   "-  &  - ! -   ! &   !  ! ! #'  $   – (&  -  !- & -  !-  - -   ! ! !

0 1 2 – – –         -  "    !  !

($$.!     &

–

($-   !$ !

–

  $-  !$$$

–

  , $

   !

8 9 – –      -  

 !

 ! )) - & !-   !

  &

7 – "  

Таблиця 5.1. Групи і типи металорізальних верстатів

Розділ 5. Технологічне обладнання

163

164

–

8

9

 

–

–

7

0 –

!

, $!

;  

      /   6

–

7 #  !    ! );

  !

"  + + !

& $ 

       ! *  

–

) )!  & + %; -   &

)  +$! ); &     ! !

   

    3 4 5 6 – # '  ) ! ! ;   ! !

  , ..&   $ 

      ) )! &

  - ! $   $ !

);   +<& <&

1 2 '  "   !  :  :  !



–

–

–

–

–

  !



8 9    !     !



Продовження таблиці 5.1

«Товарознавство»

Розділ 5. Технологічне обладнання

Наприклад, модель 1124одношпиндельний токарнореволь верний верстатавтомат із максимальним діаметром оброблю ваної заготівки 24 мм; 1Б124 – модернізована модель цього верстата (змінена конструкція приводу та ін.); 16К20Птокар ногвинторізний верстат підвищеної точності. Іноді літера, що знаходиться наприкінці позначення моделі, указує на її конст руктивну особливість, наприклад 6Н80Г (тут Г – горизонталь ний верстат, 6 – фрезерний). Верстати з програмним управлін ням мають у шифрі літеру Ф с цифрою, що означає систему управління: Ф1 – із цифровою індексацією і преднабором ко ординат; Ф2 – із позиційними системами; Ф3 – із контурни ми системами; Ф4 – з універсальними системами для позицій ної і контурної обробки. Наприклад, модель 16К20Ф3 – токарногвинторізний верстат із програмним управлінням. Де яким моделям спеціалізованих і спеціальних верстатів умовні позначення привласнюють заводивиробники. У них можуть входити перші літери найменування заводу або верстата і по рядковий номер моделі. Наприклад, ЕЗ9 – спеціальний верстат для нарізування зубцюватих рейок Єгорьевского верстатобуд івного заводу; ФРС1 – спеціалізований фрезернорозточний свердлильний верстат із програмним управлінням. 5.2.3. Техніко-економічні показники металорізальних верстатів та основні елементи процесу різання Для порівняльної оцінки технічного рівня верстатів і комп лектів верстатного обладнання, а також для вибору верстатів відповідно до рішення конкретного виробничого завдання використовують набір показників, що характеризують якість як окремих верстатів, так і набору верстатного обладнання. Ефективність – комплексний (інтегральний) показник, що найбільш повно відбиває головне призначення верстатного обладнання – підвищувати продуктивність праці і відповідно знижувати витрати праці при обробці деталей. Ефективність верстатів являє собою відношення річного випуску деталей до суми річних витрат на їх виготовлення (шт/грн.). 165

«Товарознавство»

Порівняння ефективності двох варіантів верстатного облад нання при заданій програмі випуску проводять за різницею приведених витрат. Продуктивність верстата визначає його здатність забезпе чувати обробку визначеного числа деталей в одиницю часу. Штучна продуктивність (шт/рік) виражається числом дета лей, виготовлених в одиницю часу, при безупинній без відмовній роботі. П = То/Т, де То — річний фонд часу; Т — повний час усього циклу виготовлення деталі. При виготовленні на універсальному верстаті різних деталей його штучну продуктивність визначають за умовною, так званою типовою деталлю, форму і розміри якої беруть усередненими по всій розглянутій масі деталей. Усі вихідні параметри типової деталі (маса, розміри, допуски і т.ін.) визначають для всієї групи (родини) розглянутих деталей як середньозважені величини. Надійність верстата – властивість верстата забезпечувати без перебійний випуск придатної продукції в заданій кількості протя гом визначеного терміну служби й в умовах застосування, техніч ного обслуговування, ремонтів, зберігання і транспортування. Порушення працездатності верстата називають відмовою. При відмові продукція або не видається, або є бракованою. В автоматизованих верстатах і автоматичних лініях відмови мо жуть бути пов’язані з нестабільністю умов роботи під впливом окремих випадкових чинників і сполучення цих випадкових чинників – розкиду параметрів заготівок, змінності сил різан ня і тертя, відмов елементів систем управління і т. ін. Крім того, причинами відмов може бути втрата початкової точності вер стата через зношування його частин і обмеженої довговічності його найважливіших деталей і механізмів. Безвідмовність верстата – властивість верстата безупинно зберігати працездатність протягом деякого часу. Довговічність верстата – властивість верстата зберігати пра цездатність протягом деякого часу з необхідними перервами 166

Розділ 5. Технологічне обладнання

для технічного обслуговування і ремонту до настання гранич ного стану. Довговічність окремих механізмів і деталей верста та пов’язана головним чином із зношуванням рухомих з’єднань, утомою при дії змінних напруг і старінням. Зношування рухомих з’єднань є найважливішою причи ною обмежень довговічності за критерієм збереження почат кової точності. Ремонтопригодність – властивість, що полягає в пристосо ваності до попередження і виявлення причин виникнення відмов, ушкоджень і підтримці та відновленні працездатного стану шляхом проведення технічного обслуговування і ре монтів. Цей критерій є особливо важливим для верстатів із високим ступенем автоматизації й автоматичних верстатних систем, оскільки визначає вартість витрат на усунення відмов і пов’язані з цим простої дорогого обладнання. Технічний ресурс – наробіток від початку експлуатації або її поновлення після середнього і капітального ремонту до пере ходу в граничний стан. Для визначення довговічності окремих елементів (деталей і механізмів верстата) використовують се редній ресурс (математичне очікування). Технологічна надійність верстатів і верстатних систем, як властивість зберігати в часі початкову точність обладнання і відповідну якість обробки, має важливе значення в умовах три валої й інтенсивної експлуатації. В основі аналітичних методів оцінки технологічної надійності верстатів лежить розробка ма тематичної моделі, що відбиває характер зміни точності оброб ки або точності систем верстата в часі. Діагностування є ефективним засобом підвищення надійності верстатів і верстатних систем. При цьому здійснюють спрямо ваний збір поточної інформації про стан верстата і його най важливіших вузлів і елементів. Пошук і діагностику помилок, несправностей, небезпечних відхилень від нормальної роботи здійснюють різними методами. При використанні функціональ ної моделі верстат і його окремі вузли (привід подачі, несуча система) розбивають на кінцеве число функціональних блоків 167

«Товарознавство»

з одним вихідним контрольованим параметром. Сукупність вихідних параметрів, пов’язаних у єдину систему, є основою моделі усього вузла або усього верстата. Гнучкість верстатного обладнання – здатність до швидкого переналагодження при виготовленні інших, нових деталей. Чим частіше відбувається зміна оброблюваних деталей і чим більше число різних деталей вимагає обробки, тим більшою гнучкістю повинен володіти верстат або відповідний набір верстатного обладнання. Гнучкість характеризують двома показниками – універсальністю і переналагоджуваністю. Універсальність визначається числом різних деталей, пред метів обробки на даному верстаті, тобто номенклатурою оброб люваних деталей. Доцільна гнучкість обладнання пов’язана з номенклатурою оброблюваних деталей. Переналагоджуваність визначається втратами часу і коштів на переналагодження верстатного обладнання при переході від однієї партії заготівок до іншої партії. Таким чином, переналагоджуваність є показником гнучкості обладнання і залежить від числа партій деталей, оброблюваних на даному обладнанні протягом року. Точність верстата в основному визначає точність обробле них на ньому виробів. За характером і джерелами виникнення всі помилки верстата, що впливають на погрішності обробле ної деталі, умовно розділяють на декілька груп. Геометрична точність залежить від помилок з’єднань і впли ває на точність взаємного розташування вузлів верстата при відсутності зовнішніх впливів. Геометрична точність залежить головним чином від точності виготовлення з’єднань базових деталей і від якості складання верстата. На погрішності в роз ташуванні основних вузлів верстата існують норми, на відповідність яким перевіряють нові верстати і періодично при їх експлуатації. Норми на припустимі для даного верстата гео метричні погрішності залежать від необхідної точності виготов лення на ньому деталей. Кінематична точність необхідна для верстатів, у яких складні рухи вимагають узгодження швидкостей декількох про стих. Відхилення від погоджених рухів порушує правильність 168

Розділ 5. Технологічне обладнання

заданої траєкторії руху інструмента щодо заготівлі і викривляє тим самим форму оброблюваної поверхні. Особливе значення кінематична точність має для зубооброблювальних, різьбонарі зних та інших верстатів для складної контурної обробки. Жорсткість верстатів характеризує їх властивість протисто яти появі пружних переміщень під дією постійних або повільно змінюваних в часі силових впливів. Жорсткість – це відношен ня сили до відповідної пружної деформації в тому ж напрям ку. Величину, зворотну жорсткості, називають піддатливістю. Жорсткість верстата, його несучої системи повинна забез печити пружне переміщення між інструментом і заготівкою в заданих межах, що залежить від необхідної точності обробки. Вібростійкість верстата характеризує його здатність про тидіяти виникненню коливань, що знижують точність і продук тивність верстата. Теплостійкість верстата визначає його опірність виникнен ню неприпустимих температурних деформацій при дії тих або інших джерел теплоти. Точність позиціонування характеризується помилкою в по лагодженні вузла верстата в задану позицію по одній або дек ільком координатам. На точність позиціонування впливає ве лике число систематичних і випадкових погрішностей. Точність позиціонування є важливою характеристикою якості усіх верстатів із числовим програмним управлінням. Якщо відома характеристика точності позиціонування для да ного конкретного верстата, то її можна уточнити при відпраць овуванні керуючої програми. Процес різання характеризується наступними основними елементами: швидкістю і глибиною різання, подачею, попереч ним перетином зрізу, штучним і машинним часом. Швидкістю різання називається переміщення в одиницю часу оброблюваної поверхні заготівки відносно кромки інстру мента (мм/мин). Подача – поступальне переміщення ріжучої кромки інстру мента за один оборот оброблюваної заготівки. Розмірність по дачі визначається в мм/об. 169

«Товарознавство»

Глибиною різання називається відстань між оброблюваною й обробленою поверхнями, отримана за один прохід інструмента. Поперечний перетин зрізу, що представляє собою площу зрізу і дорівнює добутку подачі на глибину різання. Час, що витрачається на виготовлення однієї деталі, нази вають штучним. Він складається з машинного (основного), до поміжного часу, часу обслуговування і відпочинку. Машинним називають час, що затрачається безпосередньо на процес різання металу різцем. Допоміжним називають час, що витрачається робочим на ус тановку, зняття деталі і інструмента, пуск і зупинку верстата. 5.2.4. Конструкція металорізальних верстатів Металорізальні верстати, незважаючи на їх різноманіття, мають і загальні конструктивні елементи. Усі вузли і механізми верстата розміщаються на станині – основній базовій деталі будьякого верстата. Від її міцності, жорсткості і зносостійкості залежить якість роботи верстата. Станина повинна забезпечувати правильне взаємне положен ня рухомих і нерухомих вузлів і деталей на направляючих по верхнях для переміщення рухомих частин. У більшості ви падків станіни – це литі чавунні конструкції (іноді сталеві зварні або залізобетонні). Вони можуть бути похилими, гори зонтальними і вертикальними. Для закріплення і переміщення заготівлі служать столи і планшайби, а інструменту – супорти і повзуни. Столи зазвичай мають прямокутну коробчату форму з пазами на поверхні для закріплення заготівки; планшайби – круглу форму, що забез печує кріплення заготівки. Супорт – вузол верстата, що скла дається з каретки і закріпленого на ній тримача інструмента. Одна з найбільш відповідальних деталей будьякого верста та шпиндель – головний вал, що передає обертання закріпле ним на ньому заготівці або інструменту. Від жорсткості, вібро стійкості, зносостійкості, точності установки шпинделя багато в чому залежить продуктивність верстата і точність обробки. 170

Розділ 5. Технологічне обладнання

Деякі деталі металорізальних верстатів зібрані у вузли, які називаються бабками. Кожний верстат має шпиндельну бабку (для горизонтальних конструкцій її іменують передньою), що складається з корпуса і шпинделя, що знаходиться в ньому. Для підтримки оброблюваної заготівки значної довжини в горизон тальному положенні служить задня бабка. У бабках розташо вується і робочий інструмент деяких верстатів, наприклад шліфувальних (шліфувальний круг знаходиться в шліфу вальній бабці), свердлильних (свердло – в свердлильній бабці). Для регулювання частоти обертання або пересування шпин деля, а отже, заготівки або інструмента в конструкції верстата передбачені багатоступінчасті передавальні механізми, що зна ходяться в коробці швидкостей. Спеціальні передавальні меха нізми застосовують і для переміщення (подачі) інструмента відносно заготівки або, навпаки, заготівки відносно інструмен та. Вони знаходяться в коробці подач. Рух подачі може бути по здовжнім, поперечним, вертикальним, круговим або мати склад ну траєкторію. 5.2.5. Характеристика окремих видів металорізальних верстатів Крім загальних конструктивних елементів окремі моделі металорізальних верстатів мають свої специфічні особливості.

Токарні верстати Токарні верстати – найбільш численна група металорізаль них верстатів (рис.5.1). На їх частку приходиться біля 10% за гального об’єму механічної обробки. Вони призначені для об робки заготівок, що мають форму тіл обертання, причому заготівка одержує обертальний рух (головний рух), а інстру мент поступальний (рух подачі). На токарних верстатах обто чують зовнішні циліндричні і конічні поверхні, обробляють торці й уступи, прорізають канавки, розточують отвори, сверд лять, нарізають різьби та ін. Основним видом ріжучого інстру мента для токарних верстатів є різці. Для обробки отворів ви 171

«Товарознавство»

користовуються також свердла, зенкери, розгортки та ін. Для нарізування різьби застосовують мітчики і плашки. 1

2 3

4

5

6

78

9 10

11 Рис. 5.1. Конструкція токарно@гвинторізного верстата 1, 2 – коробки швидкостей, 3 – передня бабка, 4 – шпиндель, 5 – різцева голівка, 6 – верхні різцеві салазки, 7 – нижня каретка, 8 – напрвляючі станини, 9 – задня бабка, 10 – станина, 11 – середні поперечні салазки

За масою токарногвинторізні верстати поділяють на легкі (до 1 т), середні (до 10т), важкі (понад 10 т) і надважкі (більш 400 т), 70...80% усіх токарних робіт виконують на верстатах се редньої маси моделей 16К20, 1А616, 1В616, 1И611П та ін. Токарні і токарногвинторізні верстати призначені для ви конання всіх основних токарних робіт в умовах одиничного і дрібносерійного виробництва. При роботі на токарногвинторізних верстатах у різцовій голівці встановлюють тільки один інструмент. Якщо необхідно змінити рід роботи, попередній інструмент знімають і закріплю ють інший, на що потрібен додатковий час. Цього недоліку поз бавлені револьверні верстати. Їх конструктивна особливість – наявність револьверної голівки, у гніздах якої закріплюють декілька інструментів. Автомати і напівавтомати одношпиндельні і багатошпин дельні використовують у масовому і крупносерійному вироб 172

Розділ 5. Технологічне обладнання

ництві. Обробка на них ведеться декількома інструментами, загальна кількість яких може доходити до декількох десятків. Інструменти встановлюють на декількох суппортах за принци пом багаторізцевих і револьверних верстатів. Рух суппортів – підведення до заготівки, робочі операції, відведення – здійснюється по командах від головного розподільчого вала, на якому встановлені керуючі механізми. Багатошпиндельні верстати характеризуються наявністю шпиндельного барабана з декількома (4...12) шпинделями, що обертаються разом із заготівками. Шпиндельний барабан повер тається на одну позицію після автоматичного відведення інструментів від заготівлі. Такі повороти здійснюються періо дично так, що кожна закріплена заготівка послідовно проходить усі стадії обробки відповідним ріжучим інструментом.

Свердлильні і розточні верстати Свердлення й обробку отворів виконують на свердлильних і розточних верстатах (2а група). Свердлильні верстати вико ристовують для свердлення отворів у суцільному матеріалі, роз свердлювання отворів свердлом більшого діаметру, зенкерування зенкером, розгортання розгорткою, нарізування різьби мітчиком, зенкування зенківкою. Головний рух при свердленні – оберталь ний, рух подачі – поступальний. Обидва рухи можуть переда ватись деталі й інструменту в різних комбінаціях. При сверд ленні на звичайних свердлильних верстатах їх отримує інструмент, а оброблювана заготівка закріплюється нерухомо. При свердленні на токарних верстатах і спеціальних свердлиль них верстатах для глибокого свердлення обертається оброблю вана деталь, а свердлу надається тільки поступальний рух по дачі. За конструктивними особливостями верстати підрозділяють на вертикальні, горизонтальні і радіальні. Вони розрізняються розташуванням шпинделя. Основну частину парку свердлильних верстатів (90%) скла дають вертикально@свердлильні з вертикальним розташуванням шпинделя 1, на якому закріплений інструмент 2 (рис. 5.2.). У шпиндельній бабці 3 знаходиться механізм подачі, що здійснює 173

«Товарознавство»

вертикальне переміщення шпинделя, частота обертання якого регулюється за допомогою коробки швидкостей 4. Залежно від розмірів заготівки змінюється висота закріплення столу 5. Ус тановка заготівки і її переміщення відносно інструмента вико нуються вручну, що обмежує застосування цих верстатів для обробки великогабаритних важких заготівок (використовують ся для деталей вагою до 25 кг), що обробляють на радіально@ свердлильних верстатах, особливість яких – переміщення шпинделя з інструментом 1 у горизонтальному напрямку і на вколо осі нерухомої колони 2 як би по радіусу (рис. 5.2., б). а) б)

Рис. 5.2. Конструкція вертикально@свердлильного верстата

Горизонтально@свердлильні верстати застосовують рідко, в основному для одержання й обробки глибоких отворів. Багатошпиндельні свердлильні верстати використовуються тільки в умовах серійного, крупносерійного і головним чином масового виробництва. 174

Розділ 5. Технологічне обладнання

Розточні верстати служать в основному для обробки вже наявних отворів, частіше усього в корпусних деталях. Але на них роблять також обточування зовнішніх циліндричних по верхонь і торців, фрезерування площин, нарізування різьби, свердлення й інші операції, що дозволяє в ряді випадків цілком обробити заготівку на одному верстаті. Ріжучий інструмент (розточні різці, фрези, свердла, зенкери, розгортки, мітчики) отримує головний обертальний рух, а подача надається або інструменту, або заготівці. Промисловість випускає три типи цих верстатів: координатнорозточні, горизонтальнорозточні і алмазнорозточні. Найбільш поширені горизонтально@розточні універсальні верстати (моделі 2620В, 2622Г і ін.). У їх конструкції передба чено обертання не тільки шпинделя з інструментом, але і сто лу з заготівкою. Призначені для обробки деталей великих розмірів в умовах серійного й одиничного виробництва. Координатно@розточні верстати (моделі 2Д450, 2459 та ін.) використовують для одержання високої точності розмірів, фор ми і взаємного розташування отворів. Вони обладнані спеціаль ною відлікововимірювальною системою, що дозволяє здійсню вати координатні переміщення деталей із погрішністю в декілька мікрометрів. На цих верстатах крім механічної оброб ки здійснюють точні розміточні і ділильні роботи, контроль деталей, оброблених на інших верстатах. Їх встановлюють у приміщеннях, де підтримується постійна температура повітря (20° С). Конструктивно розрізняють одно і двохстійкові вер стати. На одностійкових переміщається стіл із деталлю в по здовжньому і поперечному напрямках; на двохстійкових – стіл переміщається в поздовжньому напрямку, а шпиндельна бабка з інструментом – у поперечному. Алмазно@розточні верстати (моделі 2712А, 2А78 та ін.) є оздоблювальними. Вони забезпечують високу точність оброб ки, наприклад відхилення від округлості отворів до 0,005 мм, низьку шороховатість поверхні. Висока якість досягається ви користанням підвищених швидкостей різання, малої глибини різання, невеликої і плавної подачі. Конструкція цих верстатів 175

«Товарознавство»

відрізняється масивністю, великим числом ребер жорсткості. Для розточування деталей із кольорових сплавів, ебоніту, тек століта, гуми й інших використовують діамантовий інструмент, а для чорних металів – інструмент із твердих сплавів. За роз ташуванням осі шпинделя алмазнорозточні верстати поділя ють на горизонтальні і вертикальні (з одним або декількома шпинделями). Випускають також верстати з похилими шпин делями. Найбільше поширення ці верстати знайшли в автотран спортній і моторобудівній промисловості для розточування блоків циліндрів, шатунів і інших робіт.

Шліфувальні верстати Шліфувальні верстати займають друге місце за об’ємом ви пуску після токарних верстатів. Їх характерна риса – викорис тання не лезових, а абразивних інструментів у вигляді круга, сегмента, стрічки та ін., які складаються із зв’язаних між собою зерен абразиву. Обробка такими інструментами забезпечує високу точність розмірів і малу шороховатість поверхні деталі. Тому шліфування в основному використовують для обробки поверхонь уже готових деталей, особливо після термічної об робки, але іноді проводять і чорнову обробку (так зване сило ве шліфування зі зняттям припуску до 10мм), а також заточен ня інструмента. На шліфувальних верстатах можна обробляти різні поверхні: плоскі, циліндричні, складні, фасонні. Шліфу вальні верстати відносяться до 3й групи. Головний рух різан ня на них забезпечується обертанням шліфувального круга. Залежно від виду оброблюваної поверхні їх підрозділяють на круглошліфувальні, внутрішньошліфувальні і плоскошліфу вальні (табл. 5. 2.).

176

3C375

= !

332 

+-225 600 -1

= !

3343+ /2 3343A /2 33430/2 3343)B /2 3344+ /2 3344C /2 3344 =/2 3344 /2 3344)B /2 3345 /2

= !

4

'$ 

1

4 26 11

'$ 

18 18 18 18 18 18 18 18 18 18

'$ 

Таблиця 5.2.

    ! '  !   ; !:  ! & D  . , ?    , $, /* ); ! = 600 1060 0,2-15 39 7000 600 1060 0,72-7,5 40 7000 600 1060 0,4-15 20,5 4000 600 1060 0,2-15 39 7000 750 1150 1,5-15 63 11000 750 1150 1,5-25 63 11000 750 1150 2,5-25 63 11000 750 1150 1,5-25 63 11000 750 1150 1-7 63 11000 900 1250 2-15 94 12000 '  &! - ! D  . , '  ! ; ); ! =,  )   , , ' 250 580 2/2,65 200   $  400 610 3 400 540 4 320 '  $- !   !     250 406 1,5 165 '  $- !    D  . , #    ); ! , =,  ) 

  .  ,  ' 500 360 11 400

Технічні характеристики шліфувальних верстатів

Розділ 5. Технологічне обладнання

177

178

A-322 A-402 3A722' ()-70 3A722= 3A722' 3A722'() A-321 3A7’22'()-80 3+725

= !

5=822'

= !

240-315

3'853

37-70*2500

50-100*3200 2,8/4,2

3,8/5.6

'   ! - !   ;  ); ! , $ :  &,  25-50*2000 1,5/2

600

680

145

=,  

 

 



) 

'   !$ ! ); ! D  !$, D $$. L  !$, L $$. '$, , ' '$, 200 500 3-120 425 3 '   !       !     ); !   =,  )    , , ' , 320*160*200 320*160 1,5 450 450*200*400 450*200 2,2 1100 800*400*400 800*400 11 6450 1250*400*400 1250*400 11 6800 1250*320*400 1250*320 11 7000 1250*320*400 1259*320 11 7000 1250*800*600 1250*800 11 1600*400*400 1600*400 11 8500 2000*630*630 30 15250

200-400

3'854

3'852

= !

D  . #, 180-250

13 13 13 13 13 13 13 13 3

'$ 

19

'$ 

4

4

4

'$ 

Продовження таблиці 5.2

«Товарознавство»

'   !            !     ); ! D, D $$. = , )  '$  ' $$. $, = ! , ' $, 3C756 800 900 480 37/55 9000 3 3C756A 1000 1000 480 37/55 9200 3 3C756-1 1000 1000 480 37/55 9200 3 '   !          !     ); ! , =,  )  '$  = ! D $$. $, ' $$. $, 3A741 / 630 350 11 5800 13 3A7411' 630 350 11 5000 13 /-10 '     !  ! - ! D , D $$. ' $$. ); ! =, )  '$  = ! $, $,  A-278 1000 1100 350 30 17500  G)H 13 A-277 1000 1250 450 17000  G)H 13 '     ! ! D , +;  ); ! , =,  )  '$  = !  

,  3#228 400 320 7,5 5600   !  3 3 3#229 500 500 7,5 7300   ! , $ : & 

Продовження таблиці 5.2

Розділ 5. Технологічне обладнання

179

«Товарознавство»

Круглошліфувальні верстати (моделі 3А151, 3Е12 і ін.) при значені для шліфування зовнішніх поверхонь, в основному тіл обертання (циліндричних, конічних, фасонних) (рис.5.3.). При шліфуванні деталь обертається в центрах і переміщається уз довж своєї осі, тобто робить поздовжню подачу, а шліфуваль ний круг – поперечну. Круглошліфувальні верстати випуска ють простими, універсальними і спеціальними. На простих верстатах можливий поворот робочого столу, що дозволяє шліфувати конусні поверхні. На універсальних крім столу по вертаються також і бабки (передня і шліфувальна) навколо їх вертикальних осей. Це дає можливість обробляти конусні по верхні з більшими кутами при вершині, ніж на простих верста тах, а також торцеві площини. На спеціальних верстатах шліфу ють визначені деталі або поверхні, наприклад корінні шийки колінчатих валів.

Рис. 5.3. Конструкція круглошліфувального верстата 1 – станина, 2 – передня бабка, 3 – шліфувальний круг, 4 – шліфувальна бабка, 5 – задня бабка, 6 – робочий стіл

Різновид круглошліфувальних – безцентровошліфувальні верстати. Їх особливість – відсутність центрів. Заготівка знахо диться між двома кругами: шліфувальним і головним. Обидва круги обертаються в один бік, але з різною швидкістю. Поздов жня подача відбувається за рахунок похилого розташування головного круга до осі обертання заготівки. Різні моделі бесцен 180

Розділ 5. Технологічне обладнання

тровошліфувальних верстатів мають свої конструктивні особ ливості. Так, осі шліфувального і головних кругів можуть роз ташовуватися горизонтально, вертикально і під кутом; опорний ніж або закріплюється нерухомо, або переміщається в горизон тальній або вертикальній площині; верстати можуть мати один або два шліфувальних і головні круги і т.ін. Внутрішньошліфувальні верстати, (моделі ЗА227, ЗК227В та ін.) призначені для шліфування циліндричних, конічних і фасонних поверхонь обертання наскрізних або глухих отворів, а також поверхні торців. Шліфування на цих верстатах може здійснюватися різними методами: поздовжніми проходами, врізанням, планетарним або безцентровим шліфуванням. Плоскошліфувальні верстати (моделі 3Г71, 3Б756 і ін.) при значені для шліфування плоских поверхонь. Конструктивні особ ливості окремих моделей цих верстатів пов’язані з різними схе мами шліфування, здійснюваними торцем шліфувального круга або його периферії на прямокутному або круглому столі, де не рухомо закріплюється деталь. Для деталей із магнітних матері алів використовується магнітна плита, установлювана на столі. Шпиндель верстата з закріпленим на ньому шліфувальним кру гом може бути розташований або горизонтально, або вертикаль но. На верстатах із горизонтальним розташуванням шпинделя шліфування робиться периферією круга на прямокутному столі, а з вертикальним – торцем круга на круглому столі. На верстатах шліфувальної групи виконують також глибо ке зачищення поверхні виливок, зварних та інших заготівок. Для цього використовують обдирково@шліфувальні верстати. Заточувальні верстати застосовують для заточення інстру мента: універсальні заточувальні (моделі 36443М642К і ін.) – для багатолезового, заточувальні (моделі 3622, 3623 і ін.) – для однолезового. Спеціалізовані верстати використовують для певних видів робіт, наприклад, для шліфування шліцевих поверхонь (модель 3451) або направляючих станін (модель КА544). Для одержання особливо високоякісної поверхні і точних геометричних розмірів призначені хонинговальні, притирочні і 181

«Товарознавство»

полірувальні верстати. На них здійснюють хонингування, су перфінішування і притирку. Хонингованню піддаються переваж но внутрішні поверхні деталей (гільзи циліндрів внутрішнього згоряння і поршневих компресорів, отвори шатунів і т.п.). Оброб ка ведеться хонинговальною голівкою (хоном), що складається зі сталевого корпуса з укріпленими в ньому абразивними брус ками, що спеціальним механізмом розсовуються по радіусах, поступово збільшуючи діаметр оброблюваного отвору. Хонинго вальні верстати випускають однои багатошпиндельними з вер тикальним або горизонтальним розташуванням шпинделів. Для обробки зовнішніх поверхонь використовують суперфінішуван@ ня. Обробка ведеться суперфінішною голівкою, у якої абразивні бруски закріплені не жорстко, як у хонинговальної, а пружно, завдяки чому траєкторія їхнього руху при обробці складніша, чим забезпечується більш висока якість поверхні. Найбільш точні розміри і чисті поверхні одержуються в ре зультаті притирання (доведення), що застосовують при виго товленні калібрів, точних підшипників, для забезпечення гер метичності з’єднань і т. ін. Притирання здійснюється вручну або на доводочних верстатах (модель ЗБ816 і ін.), де робочим інструментом є притир – чавунний диск із нанесеною на його поверхню сумішшю дрібнозернистого абразивного порошку зі змазкою. Характер руху абразиву при цьому настільки склад ний, що траєкторія практично не повторюється. Полірування – оздоблювальна операція для надання дзер кального блиску поверхні, що виконується еластичними круга ми на полірувальних верстатах. Поверхня круга покривається полірувальнимишліфувальними пастами, що містять дрібно зернисті абразиви.

Зубо> і різьбооброблювальні верстати В окрему групу (5у) виділені верстати для обробки зубцю ватих коліс: зубо@ і різьбооброблювальні. При цьому використо вують різні технологічні методи: фрезерування, стругання, про тягання, шліфування, що вказуються зазвичай в назві верстата, наприклад зубостругальні, зубофрезерні, зубошліфувальні. 182

Розділ 5. Технологічне обладнання

Найбільш поширеними верстатами цієї групи є зубофрезерні верстати. Їх застосовують для нарізування циліндричних і черв@ ’ячних коліс. Робочим інструментом тут є черв’ячні фрези. Го@ ловний рух різання – обертання черв’ячної фрези, що якби обка@ тує заготівлю, зрізуючи метал у місцях заглиблень і створюючи профіль зуба (метод обкату). Западини на заготівці попередньо фрезеруються дисковими фрезами. Використовуючи черв’ячні фрези різного профілю, можна обробляти храпові колеса, зірочки ланцюгових передач, нарізати шліці на валах і т. ін. Більше 20% парку зуборізних верстатів складають зубостру@ гальні для циліндричних коліс (моделі 5107, 5В150, 5111 і ін.). Робочими інструментами на цих верстатах є різці або довбяки. В останньому випадку верстати називають зубодовбальними. На зубодовбальних верстатах на відміну від зубофрезерних голов ним рухом різання є зворотнопоступальний рух довбяка уз довж осі заготівки, причому різання здійснюється тільки при русі довбяка вниз. Його повернення у верхнє положення – холостий хід, під час якого стіл із заготівкою нахиляється вбік від інструмента. Для утворення профілю зуба і заготівка, і інстру мент обертаються. Особливість зубодовбальних верстатів – мож ливість нарізування на них зубів внутрішнього зачеплення і блоків зубцюватих коліс, а також висока точність обробки. Зубостругальні верстати, що працюють двома різцями, вико ристовують для обробки зубів конічних коліс (модель 5Т23В і ін.). Обробка складається з двох стадій: чорнової – утворення різцями клиновидного заглиблення в заготівці і чистової – остаточного формування профілю зуба. Різці здійснюють зворотнопоступаль ний рух у радіальному напрямку до центру верстата. Для одержання більш точної поверхні і профілю зуба вико ристовуються зубооздоблювальні і зубошліфувальні верстати. Незагартовані поверхні обробляють шевером – інструментом, що представляє собою або колесо, або рейку з зубами. Техно логічний процес різання називається шевінгуванням. Він вико нується на шевінгувальних верстатах (моделі 5702, 5717 і ін.). Загартовані поверхні обробляють шліфувальними колами на зубошліфувальних верстатах (моделі 5В830, 5А841 і ін.). 183

«Товарознавство»

Фрезерні верстати Фреза являє собою ріжучий інструмент, що має декілька зубів, причому кожний із них можна розглядати як різець. При фрезеруванні головний обертальний рух здійснює ріжучий інструмент – фреза, а заготівка, що здійснює поступальний рух (подачу), поступово насувається на зуби фрези. Фрезеруванням здійснюється обробка площин, пазів, фасон них поверхонь, розрізання металу. За конструкцією фрезерні верстати поділяють на верти кальні (консольні і безконсольні), горизонтальні (тільки кон сольні) і поздовжні. Вертикальні верстати (моделі 6Н11, 6А12Р і ін.) характе ризуються вертикальним розташуванням осі шпинделя. Консольно@фрезерні верстати найбільш поширені і призначені для обробки деталей невеликих габаритів. Столи цих верстатів разом з оброблюваною деталлю можуть переміщатися в трьох взаємоперпендикулярних напрямках. Верстати цієї конструкції призначаються головним чином для інструментальних цехів. У безконсольно@фрезерних верстатах стіл переміщається на нерухомій станіні в поздовжньому і поперечному напрямку. Вони призначені для обробки відносно великих деталей. Поздовжні верстати ( моделі 6606, 6Г608 і ін.) призначені для обробки площин великогабаритних деталей або для одно часної обробки декількох деталей значних розмірів і ваги. Об робку ведуть одночасно декількома фрезами, одні з яких закр іплюють на шпинделях із вертикальною подачею, а інші – із горизонтальною. Головний рух – обертання інструмента. Стіл у таких верстатах має тільки поздовжнє переміщення. В окремий тип виділені фрезерні верстати безупинної дії (моделі 6М23, 6А23 і ін.). Вони відрізняються безупинним обер танням столу з заготівкою; при цьому оброблені деталі, що ви ходять із зони різання, заміняють новими заготівками. За кон струкцією ці верстати випускають карусельними, у яких стіл із заготівками знаходиться в горизонтальній площині і повертаєть ся навколо вертикальної осі, і барабанними з горизонтальною віссю обертання столу. 184

Розділ 5. Технологічне обладнання

Копіювальні верстати ( моделі 6Л463, 6М42К і ін.) працю ють по копиру, по об’ємній моделі, плоскому шаблону або по розмітці ручним керуванням. Широкоуніверсальні фрезерні верстати (моделі 675, 6М83Ш) оснащені великим набором приналадь: кутовими і круглими столами, тисками й ін. Вони мають один або два шпинделя з горизонтальним, вертикальним або похилим розташуванням.

Стругальні, довбальні і протяжні верстати При струганні різець робить два ходи: один – робочий, при якому він знімає шар металу; інший – холостий (зворотний), у результаті якого він повертається на вихідну позицію, не вико нуючи роботи. Розрізняють поперечне і поздовжнє стругання. При поперечному струганні головний рух передається інстру менту, а рух подачі заготівці; при поздовжньому струганні пер ший з них передається заготівці, а другий інструменту. При довбанні головний зворотнопоступальний рух здійснюється у вертикальній площині і передається інструменту. У якості ріжу чого інструмента при струганні і довбанні застосовуються стру гальні і довбальні різці, аналогічні токарним. Стругання – порівняно малопродуктивний процес, тому що робота ведеться однолезовим інструментом, а наявність холос тих ходів значно збільшує час обробки. Однак стругання одер жало значне поширення в дрібносерійному виробництві, особ ливо у верстатобудуванні і важкому машинобудуванні. Важлива властивість стругальних верстатів – їх універ сальність і простота. Настроювання на обробку деталей струган ням не вимагають складних пристроїв і пристосувань. Крім того, продуктивність стругальних верстатів при обробці довгих, але вузьких поверхонь іноді навіть вище, чим фрезерних. Стругальні верстати (7а група) залежно від відносного пе реміщення інструмента (різця) і столу з заготівкою поділяють на поздовжньостругальні, поперечностругальні і вертикально стругальні, що називають довбальними. На поздовжньо@стругальних верстатах (модель 7112 і ін.) стіл із заготівкою здійснює робочий (головний) рух уздовж 185

«Товарознавство»

станини, а різець, встановлений у суппорті – рух подачі. Вони використовуються для обробки великогабаритних і важких деталей або для одночасної обробки деталей середніх розмірів. На поперечно@стругальних верстатах (модель 7М37) стіл із заготівкою здійснює рух подачі, а різець – головний рух. Вони призначені для стругання горизонтальних, вертикальних і по хилих поверхонь на заготівках дрібних і середніх деталей, а також для прорізання прямолінійних пазів, канавок і виїмок. На довбальних верстатах (модель 7М450 і ін.) довбяк здійснює головний вертикальний зворотнопоступальний рух: вниз – ро бочий хід, нагору – холостий. Заготівці задається рух кругової, поздовжньої і поперечної подач шляхом повороту і переміщення у взаємно перпендикулярних напрямках столу. Вони застосову ються для обробки шпоночних пазів і різних фасонних отворів в умовах одиничного і дрібносерійного виробництва. До цієї групи відносять також протяжні верстати. Вони відрізняються більш високою продуктивністю, тому що оброб ка ведеться багатолезовим інструментомпротяжкою. На про тяжних верстатах обробляють внутрішні і зовнішні поверхні найрізноманітнішої форми. За конструкцією ці верстати підроз діляють на горизонтальні і вертикальні. На горизонтально@протяжних верстатах (модель 7А540 і ін.) протяжка закріплена горизонтально; деталь упирається в нерухомий корпус станіни. Вони призначені в основному для обробки внутрішніх поверхонь. Вертикально@протяжні верстати (модель 774 та ін.) займа ють меншу площу; протяжка закріплена вертикально на робо чому повзуні, деталь встановлюється на горизонтальному столі, що здійснює коливальні рухи: після робочого ходу протяжки (вниз) стіл відходить від неї, а після холостого ходу (нагору) повертається у вихідне положення.

186

Розділ 5. Технологічне обладнання

5.2.6. Обладнання для обробки металів тиском Ковальськоштампувальне виробництво є одним із найста ріших способів обробки металів тиском та призначене як для отримання готових виробів, так і для виготовлення заготівок. Ковальськопресові машини складаються із трьох основних частин: станини – міцної конструкції, жорстко закріпленої на фундаменті, привода, що приводить в дію робочі механізми та шабота (або ковадли). Ковальськопресові машини можна поділити на три групи ™ ударної дії – між приводом та заготівкою відсутній сило вий зв’язок; ™ такі, що діють надавлюванням (силовий зв’язок між при водом та заготівкою); ™ комбінованої дії (удар та надавлювання). В кожній групі можна провести класифікацію за енерго носієм (гідравлічні, пароповітряні, механічні машини) або за передаточними механізмами (кривошипношатунні, фрикційні, рейкові та ін.). Для пресування металу використовують преси з гідравлічним приводом. Вони відрізняються простотою конструктивного вико нання, можуть розвивати значні зусилля, швидкість робочого ходу плунжера легко регулюється зміною кількості рідини, що подаєть ся до циліндрів. За конструкцією преси поділяються на верти кальні із зусиллям пресування 2,949,81 МН (3001000 тс) і гори зонтальні з зусиллям пресування 5,87137,5 МН (60014 000 тс). Вільне кування виконують на молотах і пресах. Перші пред ставляють собою машини динамічної дії на метал, другі – ста тичної, із порівняно невеликою швидкістю робочого ходу інструменту. Мілкі поковки виконують на пневматичних, а великі – на пароповітряних молотах і надважкі – на гідравліч них пресах. Пневматичні молоти приводяться до дії стисненим по вітрям, що поступає до робочого циліндра від компресора, вбу дованого в станину. Пневматичні молоти не потребують систе ми трубопроводів для підведення енергоносія. Маса падаючих 187

«Товарознавство»

частин цих молотів коливається в межах 501000 кг, число ударів на хвилину досягає 200. Маса шаботу повинна бути в 1520 разів більше маси падаючих частин молота. Пароповітряні молоти приводяться до дії парою або стисне ним повітрям, що поступає під тиском 0,40,8 МПа (48 кгс/см2). Вони бувають простої та подвійної дії. В молотах простої дії енер гія пари використовується тільки для підйому баби, а удар відбу вається під дією її сили тяжіння. В молотах подвійної дії тиск пари служить і для примусового прискорення падаючих частин. Маса падаючих частин пароповітряних молотів до 5 т. Гідравлічні молоти більш досконалі, ніж механічні. В якості енергоносія в молотах використовують нафтові масла. Тиск ро бочої рідини в гідросистемі створюється аксиально або радіаль ноплунжерними насосами, що створюють тиск в системі до 18 МПа (180 атм). На гідравлічних пресах виготовляють поковки масою до 350 т. їх перевагами є можливість досягнення великого зусил ля, практична нечутливість до перевантажень, сталість швид кості руху інструменту, можливість плавного її регулювання, безшумність роботи. Недоліками є порівняно низька продук тивність і велика вартість. Невід’ємною частиною пресів є гідропривод, який може бути насоснобезакумуляторним та насосноакумуляторним. За конструкцією преси поділяють на вертикальні та горизонтальні залежно від розміщення робочих циліндрів, за технологічним призначенням – кувальні, штам пувальні, трубопрофільні. На малих кувальних гідравлічних пресах зусилля досягає 2,945,9 МН (300600 тс), на потужних – до 147 МН (1500 тс). Штампувальні молоти за своє будовою мало відрізняються від кувальних. Широко застосовуються пароповітряні штампу вальні молоти з масою падаючих частин 0,524 т, фрикційні молоти з масою падаючих частин 0,502 т, безшаботні молоти з енергією удару до 981 кДж (100 тс·м), кривошипні кувально штампувальні преси з зусиллям 4,978,5 МН (5008000 тс) і числом ходів 3590 на хвилину, горизонтальнокувальні маши ни з зусиллям 0,98130,870 МН (1003150 тс) та ін. 188

Розділ 5. Технологічне обладнання

На безшаботних молотах метал деформується за рахунок зустрічного руху верхньої і нижньої баб. Енергія удару погли нається бабами, тому у молотів немає масивного фундаменту і шаботу. Такі молоти застосовують для штампування поковок масою 503500 т. Кривошипні кувально$штампувальні преси (ККШП) – про гресивний вид обладнання, так як штампування на них в 1,52 рази продуктивніше ніж штампування на молотах, значно вища точність штампування, менша витрата металу, процес обробки легко механізується і автоматизується. Всі вони мають криво шипний привод, що перетворює обертовий рух електродвигуна у зворотнопоступальний рух виконавчих органів та інструмен ту. Поковки, які штампуються на ККШП, за формою можуть бути складнішими ніж поковки, які виготовляються на молотах. Горизонтально$кувальні машини (ГКМ) застосовують у крупносерійному та масовому виробництві при штампуванні деталей, що мають форму тіл обертання із різноманітними гол івками, стовщеннями, наскрізними отворами (болти, гайки, втулки, кільця, клапани, шестірні та ін). ГКМ відрізняються високою продуктивністю. В якості вихідного матеріалу зазви чай використовують прокатану заготівку підвищеної точності круглого та квадратного перетину з діаметром або стороною квадрату 20270 мм. Радіально$обжимні машини. Застосовують для виготовлен ня циліндричних, ступінчастих та конічних валів, інструмента, конусних хвостовиків, для обжима труб, циліндрів та прутків. При обробці труб можливе внутрішнє профілювання виробів. Допоміжне обладнання. Заготовками при обробці тиском слу жать виливки або прокатаний метал. Прутковий метал розрізають на мірні шматки, а листовий розкроюють на механічних ножи цях, пилками, газовими або електричними різаками та ін. Зокрема, випускаються три серії гільотинних ножиців для різних розмірів аркушів: ™ Speed – модельний ряд високошвидкісних ножиців із частотою ходів до 60 ходів/хв. Серійно виробляються 189

«Товарознавство»

ножиці для різання метолу товщиною 6,8,10,14 мм і дов жиною реза 2050 мм; 3050 мм; 4050 мм. ™ CCOSI – модельний ряд ножиців із глибиною зева 100 мм. Серійно виготовляються ножиці для різання металу тов щиною 3,6,14,16,20,24 мм і довжиною реза 2050 мм; 3050 мм; 4050 мм. ™ CCO – модельний ряд ножиців із глибиною зева 500 мм. Серійно виготовляються ножиці для різання металу тов щиною 6,8,10,14 мм і довжиною реза 2050 мм; 3050 мм; 4050 мм; 6050 мм. Всі моделі ножиць оснащені автоматичним регулюванням зазору між ножицями і кутом нахилу ножів залежно від тов щини й механічних властивостей аркуша, що ріжеться. Можуть бути вбудовані в автоматичний центр різання металу. Як опція ножиці можуть бути оснащені: ™ автоматичною підтримкою аркуша при його різанні (для тонких аркушів); ™ автоматичним евакуатором відрізаного аркуша для його складування; ™ системою для відрізки вузьких смуг металу, що запобігає їх скручуванню. Обробка тиском важка та трудомістка робота, яку на даний час механізують. Для зміни положення заготівок в процесі ку вання використовують маніпулятори – механізовані кліщі, що управляються з пульта. При цьому сам маніпулятор може пе ресуватись по полу або по рейках. У крупносерійному та масо вому виробництві поковок та штамповок широко використо вують різні транспортні засоби, автоматичні завантажувальні пристрої, накопичувальні бункери та ін. 5.2.7. Агрегатні верстати та верстати з ЧПУ Агрегатні верстати – це верстати, у конструкції яких вико ристовують стандартні вузли (агрегати), тобто автономні (са мостійні) вузлиблоки (силові голівки, столи, станини, стійки, системи подачі мастильноохолоджувальних рідин, маніпулято ри та ін., виготовлені по загальних для усього верстатобудуван 190

Розділ 5. Технологічне обладнання

ня стандартах або нормах, завдяки чому їх можна використо вувати багаторазово, створюючи верстати з різними характерис тиками. Агрегатування, тобто створення машин на основі стан дартних вузлів, скорочує терміни і вартість їх проектування і виготовлення, спрощує обслуговування і ремонт, створює мож ливості переналагодження машин для обробки різноманітних деталей. Крім стандартних в агрегатних верстатах є й оригі нальні деталі і вузли. Два або декілька агрегатних верстатів об’єднують в автома тичну лінію, що представляє собою систему автоматів зв’язаних засобами транспортування і управління. Автоматичні лінії мо жуть бути скомпоновані не тільки з агрегатних, але і з універ сальних та інших верстатів, що випускаються серійно, а також із спеціального обладнання, що дозволяє автоматизувати весь технологічний процес виготовлення виробу. Такі лінії об’єдну ють у більш складні системи – цехи або заводи. В автоматичні лінії об’єднують також верстати з програм$ ним управлінням, принципова відмінність яких від верстатів автоматів полягає в наявності електронних систем управління технологічним процесом, в той час як автомати управляються за допомогою механічних пристроїв, що знаходяться на розпо дільному валі. Застосування автоматів в умовах дрібносерійно го й одиничного виробництва економічно невигідно через складність їх перелагодження, що зв’язано з виготовленням нових управляючих пристроїв. У верстатах із програмним уп равлінням інформація про заданий рух виконавчих вузлів по дається у вигляді визначеного коду. Найбільш повно техно логічні можливості верстата реалізуються при використанні числового програмного управління. Програма задається на про грамоносії у вигляді чисел (координат переміщень), закодова них електричними імпульсами. При зчитуванні програми за допомогою різних пристроїв імпульси передаються виконавчим механізмамдвигунам приводу подачі робочих органів. Пере міщення робочого органа визначається кількістю імпульсів, поданих на двигун. Таким чином, зміна форми і розмірів одно типних деталей, оброблюваних на верстах із ЧПУ, не вимагає 191

«Товарознавство»

їх переналогодження, тому що програма фізично не зв’язана із формою і розмірами деталі, як це має місце при використанні шаблонів, копирів та інших механічних пристроїв, що знахо дяться на розподільному валі. Подальше удосконалення таких верстатів досягається використанням у пристроях ЧПУ мікроп роцесорів і застосуванням управляючих ЕОМ, що передають сигнали безпосередньо робочим органам. Варто враховувати, що вартість верстатів із ЧПУ в декілька разів вище, чим аналогічних пристроїв із ручним управлінням. Тому їх застосування економічно доцільно за умови максималь ного використання. Значне підвищення продуктивності праці дає застосування багатоопераційних верстатів, називаємих також обробними центрами. Це високоавтоматизовані верстати із ЧПУ, що ма ють інструментальний магазин великої ємності та пристрій автоматичної зміни інструмента. На них здійснюється послідов на обробка великого числа поверхонь різними способами (фре зеруванням, свердленням та ін.), при цьому заготовка автома тично переміщається уздовж трьох координатних осей і обертається навколо осей столу. Програмне управління всіма рухами робочих органів верстата й автоматичної зміни інстру мента дозволяють обробляти складні деталі з одного закріплен ня, що сприяє досягненню найвищої точності розташування об роблених поверхонь. 5.2.8. Промислові роботи Робот – це машина з людиноподібним поводженням, яка частково або повністю виконує функції людини при взаємодії з навколишнім світом. Роботи дозволяють повніше використовувати можливості технологічного обладнання, підвищити продуктивність праці, вивільнити значну кількість основних та допоміжних робіт ників, звільнивши їх від некваліфікованої важкої праці. Роботи та маніпулятори на відміну від людини не втомлю ються і можуть діяти в автоматичному режимі довготривалий 192

Розділ 5. Технологічне обладнання

час. Комплексна механізація, автоматизація та широке викори стання промислових роботів і маніпуляторів дозволяють здійснювати малолюдні та безлюдні виробництва. Особливість використання роботів полягає в тому, що вони не керують об ладнанням, а лише його обслуговують. Виділяють три покоління роботів: 1. З програмним управлінням, призначені для виконання операцій жорстко запрограмованої послідовності, що диктуєть ся тим чи іншим процесом. 2. Працюючі за гнучкою програмою. 3. Зі штучним інтелектом, діючі цілеспрямовано, “розумно”, без втручання людини.

Класифікація промислових роботів За характером виконуваних операцій ПР підрозділяють на виробничі, що безпосередньо беруть участь у виробничому про цесі і виконують основні операції типу зварювання, фарбуван ня, складання і т. ін; підйомнотранспортні (допоміжні) ПР, ви користовувані для установлюваннязняття деталей і інструмента, обслуговування транспортерів і складів і т. ін.; універсальні ро боти, що виконують як основні, так і допоміжні операції. За видом виробництва розрізняють ПР, використовувані в ливарному, ковальськопресовому, зварювальному виробницт вах, при механічній обробці, термообробці, нанесенні покриттів, складанні, автоматичному контролі, транспортноскладських роботах і т. ін. За ступенем спеціалізації ПР поділяють на спеціальні, спеціалізовані й універсальні. ™ Спеціальні ПР виконують визначену технологічну опера цію або допоміжний перехід і обслуговують конкретну модель устаткування. ™ Спеціалізовані ПР виконують операції одного виду, на приклад зварювання, фарбування, складання, і обслугову ють визначену групу моделей обладнання, наприклад вер стати з горизонтальною віссю шпинделя. 193

«Товарознавство»

™ Універсальні ПР служать для виконання різнорідних опе рацій і функціонують з обладнанням різного призначен ня. Універсальні ПР, незважаючи на їх велику складність і вартість, легше пристосувати до роботи з верстатами без особливої модернізації і зміни конструкції. Гнучкі універ сальні або широко спеціалізовані ПР використовують в автоматизованих виробництвах високого рівня, наприк лад у гнучких виробничих системах. Промислові роботи відрізняються за вантажопід’ємністю (граничною масою, з якою вони можуть оперувати, або за найбільшою силою, яку вони можуть розвивати своїми орга нами). За вантажопід’ємністю роботи бувають: надлегкі – до 1 кг, легкі – 1...10 кг, середні – 10…200 кг, важкі – 200…1000 кг, надважкі – більше 1 т. За мобільністю роботи можуть бути стаціонарними або пе ресувними. Останні спроможні одночасно обслуговувати гру пу різного технологічного обладнання. Стаціонарні промислові роботи діють на обмеженій площі в межах кола, яке описуєть ся радіусом їх пересування ( 2 м або більше). За числом ступенів рухливості випускають роботи з двома, трьома, чотирма і більше чотирьох ступенями рухливості. За способом установки на робочому місці розрізняють ПР напольні, підвісні, вбудовані. Існує ще 2 ознаки, які характеризують промислові роботи: вид управління та спосіб програмування. За першою ознакою їх підрозділяють на роботи з цикловим програмним управлін ням (ПРЦПУ) і з числовим (ПРЧПУ), адаптовні (АПР) та з інтелектуальним управлінням. В кожній з цих груп використо вують циклові, позиційні та контурні системи. Циклові роботи усі рухи здійснюють від упору до упору. Програмний пристрій його по заданій програмі вмикає привід тієї чи іншої ланки маніпулятора. Контакт його з упором є сиг налом на вмикання наступного етапу руху і так поки не здійснюються усі елементи даного технологічного процесу. Роботи з позиційними системами управління дозволяють автоматизувати технологічні процеси і відрізняються складни 194

Розділ 5. Технологічне обладнання

ми маніпуляціями “руки” з деталлю або інструментом. Уся траєкторія руху розбивається на багато крапок (від 100 до де сятків тисяч), координати їх заводять в програму ЕОМ або програмного пристрою. Роботи з контурним управлінням діють за принципом зам@ кнутих автоматичних систем зі зворотнім зв’язком. Рух робочих органів промислових роботів здійснюється в основному електричним, пневматичним, гідравлічним та ком бінованим (електромеханічними, пневмогідравлічними та елек трогідравлічними) приводами. Гнучкі виробничі системи. Вони представляють собою су купність в різних сполученнях з числовим програмним уп равлінням роботизованих технологічних комплексів, гнуч ких виробничих модулів, окремих одиниць технологічного обладнання і систем забезпечення їх функціонування в ав томатичному режимі протягом заданого інтервалу часу, яка має властивості автоматичного переналагодження при ви робництві виробів різної номенклатури в заданих межах значень їх характеристик. Види ГВС за організаційними ознаками: ™ Гнучка автоматизована лінія (ГАЛ) – технологічне облад нання розташоване згідно послідовності технологічних операцій. ™ Гнучка автоматизована дільниця (ГАД) – система, яка функціонує за технологічним маршрутом, в якому перед бачена можливість зміни послідовності технологічного об ладнання. ™ Гнучкий автоматизований цех (ГАЦ) – сукупність в різних сполученнях гнучких автоматизованих ліній, роботизованих технологічних ліній, гнучких автомати зованих дільниць для виготовлення виробів даної но менклатури. Складові частини ГВС: гнучкий виробничий модуль (ГВМ) одиниця технологічного обладнання для виробництва виробів різної номенклатури з програмним керуванням, яка має мож ливість встроювання в ГВС. 195

«Товарознавство»

Роботизований технологічний комплекс (РТК) – сукупність одиниць технологічного обладнання, промислового робота і засобів оснащення, яка функціонує автономно і здійснює бага торазові цикли. РТК, який застосовується для роботи в ГВС, повинен мати автоматизовану переналагодження і можливість встроюванння в систему. В якості технологічного обладнання може бути використаний промисловий робіт. Засобами осна щення РТК можуть бути: пристрої накопичення, орієнтації та ін., які забезпечують функціонування РТК.

5.3. Обладнання для електрофізичних і електрохімічних методів обробки Електрофізичні й електрохімічні методи обробки матеріалів засновані на фізичних або хімічних явищах, що виникають при дії на матеріал електричного струму, ультразвука, світлового променя або плазми. Ці методи універсальні і використовують ся для обробки матеріалів, що важко оброблюються: твердих сплавів, високолегованих сталей, германія, кремнія та ін. Існують наступні методи обробки матеріалів: електроерозій ний, електрохімічний, ультразвуковий, світлопроменевий, плаз мений та ін. Електроерозійний метод. Робота електроерозійних верстатів заснована руйнуванні матеріалу оброблюваної заготовки під дією електричних зарядів. Залежно від способу подачі енергії розрізняють електроіскровий, електроімпульсний і електрокон тактний режими. При електроіскровій обробці між двома електродами, роз міщеними в діелектричній рідині (нафтове масло або його суміш із гасом), виникає іскровий розряд, джерелом якого є спеціальний імпульсний генератор. Один з електродів (анод) – оброблювана заготівка, інший (катод) – інстру мент. Процес обробки полягає в послідовному збудженні дугових розрядів малої тривалості (соті частки секунди) між електродами; при цьому на поверхні анода виникає висока температура, що викликає миттєве розплавлення і внаслі 196

Розділ 5. Технологічне обладнання

док випаровування невеликого об’єму металу утворення на його поверхні лунки. Цей процес називається ерозією. Він відбувається при визначеному зазорі між електродами. Для дотримання цього зазора верстати мають контролюючу си стему й автоматичну подачу електродаінструмента. Електроіскрові верстати використовують для утворення отворів будьякої форми, профільованих контурів при виготов ленні штампів, для заточення інструменту з твердих сплавів і інших важкооброблюваних матеріалів. Ці верстати прості, пор тативні і зручні в роботі, однак вимагають великих витрат елек троенергії й електродів і малопродуктивні. Більшою продуктивністю володіють електроімпульсні вер@ стати, у яких використовуються імпульсні розряди більшої тривалості і потужності. Це дозволяє обробляти на них великі заготовки, наприклад пресформи або штампи. Імпульсні роз ряди створюються спеціальними генераторами імпульсів. Інструментом є анод, а заготовкою – катод. Обробка ведеться в рідкому середовищі. Інструмент виготовляють із міді, алюмі нію, графіту та ін. Верстати для електроімпульсної і електроіскрової обробки утворюють розмірний ряд, у якому в якості основного парамет ра обраний розмір столу. До цього ряду відносяться електрое розійні копіювальнопрошивальні координатні верстати висо кої точності 4Д722АФ1, 4Е723 і ін., електроімпульсний копіювальнопрошивальний верстат 4726. Випускають ряд вер статів для профільної вирізки дротовим електродом, у якому електродний дріт перемотується при визначеному натягу з котушки, що подає, на прийомну, прорізаючи в результаті елек троерозії оброблювану заготовку. Ще продуктивнішими є електроконтактні верстати, у яких відбувається локальне нагрівання заготовки в місці її контакту з інструментом і видалення розм’якшеного або розплавленого шару металу механічним шляхом – у результаті руху інструмен та. Джерело нагрівання – промисловий струм. Верстати не відрізняються високою точністю і використовуються для зачи щення виливків і прокату й іншої чорнової обробки. 197

«Товарознавство»

Електрохімічний метод. Він заснований на явищі анодного розчинення, що відбувається при електролізі. Цим методом здійснюються полірування і розмірна обробка. В усіх випадках заготівка, що є анодом, знаходиться в електроліті, через який пропускається електричний струм; у результаті на її поверхні утворюються хімічні сполуки металу заготівки. Продукти елек тролізу переходять у розчин або видаляються механічним шля хом. Переваги цієї обробки – відсутність нагрівання, деформо ваного шару, дзеркальний блиск поверхні. На верстатах для електрохімічної обробки виконують заточення твердосплавно го інструмента, обробку і маркірування поверхні, зняття зади рок, розрізування заготівок і інші операції. Ультразвукова обробка матеріалів відбувається в результаті зняття припуску абразивними зернами, на які впливає інструмент, що коливається з ультразвуковою частотою. Коливання інстру мента виникають завдяки явищу магнітострикції. Це явище поля гає в зміні форми, наприклад подовженні зразків із деяких металів і з їх сплавів у магнітному полі. В ультразвукових установках до сердечника з магнітострикційного матеріалу певним чином при єднується інструмент. У змінному магнітному полі, створювано му замазкоюгенератором, довжина сердечника змінюється з час тотою, рівною частоті струму; ці коливання передаються інструменту. Коливальний інструмент ударяє по зернах абразиву, що сколюють частки на поверхні заготівки. На таких верстатах обробляють деталі з твердих і крихких матеріалів, таких, як скло, кераміка, кварц, діаманти та ін. В основному їх використовують для прорізання щілин, круглих і фасонних отворів або заглиблень, а також для гравірування і маркірування. Для підвищення продуктивності ультразвукової обробки металів абразивні зерна поміщають у середовище електроліту. Таким чином, сполучається ультразвукова й електрохімічна обробка. Перспективним є використання ультразвукових коли вань при гострінні, свердленні, шліфуванні й інших операціях різання. При цьому зменшується температура нагрівання оброб люваної поверхні, знижується шороховатість, підвищується стійкість інструмента. 198

Розділ 5. Технологічне обладнання

Промисловість випускає ультразвукові пришивочні верста ти 4770, 4771, 4Д772. Електронно$променева і світлопроменева (лазерна) оброб$ ка заснована на тепловому впливі пучка електронів і світлово го променя високої енергії на поверхню заготівки. Джерело пучка електронів – електронна гармата. Джерело світлового випромінювання – оптичний квантовий генератор (лазер). Електронні і світлові потоки спеціальними фокусуючими сис темами концентруються у вузькі спрямовані пучки, під дією яких відбуваються розплавлення і випаровування матеріалу заготовки. Таким чином, одержують отвори дуже малих розмірів (0,02...0,50 мм) у алмазах, рубінах, кераміці, твердих сплавах, виготовляють дрібні сита, прорізають пази складної форми і т.д. Плазменна обробка. Сутність обробки полягає в тому, що плазму (повністю іонізований газ), що має температуру 10000...30 000 °С, направляють на оброблювану поверхню за готовки. Цим способом можна обробляти заготовки із будьяких матеріалів, виконуючи прошивання отворів, вирізання загото вок з листового матеріалу, стругання, гостріння. При проши ванні отворів, розрізуванні і вирізанні заготовок плазменну голівку ставлять перпендикулярно до поверхні заготовки, при струганні і гострінні – під кутом 4060°С. Плазменні голівки за стосовують також для зварювання, пайки і нанесення захисних покрить на деталях. Принципово новим є метод одержання деталей безпосеред ньо з плазми. Він полягає в тому, що в камеру голівки подають ся одночасно порошкоподібний конструкційний матеріал і інер тний газ під високим тиском. Під дією дугового розряду конструкційний матеріал плавиться і переходить у стан плаз ми. Струм плазми стискується в голівці плазмоутворюючим газом. Виходячи із сопла, струм плазми направляється на ек ран. Системи вертикальної і горизонтальної розгорток забезпе чують переміщення променя по всій площі екрана. Деталі утворюються в результаті нарощування мікрочасти нок конструкційного матеріалу у визначених місцях екрана. 199

«Товарознавство»

Іноді замість екрана використовують тонкостінну заготівку, на якій відбувається нарощування металу до заданої товщини стінок. Спеціальні контрольні пристрої стежать за нарощуван ням металу й автоматично відключають систему, коли досяга ються задані форма і розміри деталі.

5.4. Деревообробні верстати Деревообробні верстати призначені для механічної оброб ки деревини, із якої виробляють численні напівфабрикати і вироби: пиломатеріали, фанеру, деревинностружкові і деревин новолокнисті плити, будівельні деталі, меблі, музичні інструмен ти, спортивний інвентар, деталі транспортних засобів та ін. Деревообробні верстати мають цілий ряд спільних ознак із металорізальними. Їх також класифікують за ступенем універ сальності – універсальні, спеціальні і спеціалізовані; ступенем автоматизації – ручні, напівавтомати й автомати. У них подібні основні вузли: станина, шпиндель, робочий стіл та ін. У той же час ці верстати специфічні, що пов’язано з їх призначенням і властивостями оброблюваного матеріалу. Відрізняється і систе ма умовних позначень моделей. Вона включає перші літери найменування верстата і цифри, що позначають один із найваж ливіших параметрів верстата або оброблюваної деталі, а також номер моделі. Види деревообробних верстатів і їх буквеної індексації ™ Лісопильні вертикальні рами: одноповерхова – Р; двопо верхова – 2Р. ™ Лісопильні горизонтальні рами – РГ. ™ Стрічковопильні верстати: столярні – ЛС; ділильні – ЛД; ™ Для поздовжньої розпиловки колод – ЛБ. ™ Круглопильні верстати для поздовжньої розпиловки ко лод (із подачею на візку) – ЦДТ; пиломатеріалів – ПД; прирізні – ЦДК. ™ Круглопильні верстати для поперечної розпиловки: ба лансирні – ЦКБ; маятникові – ЦМЕ. ™ Супортні (із прямолінійним переміщенням пилки) – ЦПА. 200

Розділ 5. Технологічне обладнання

™ ™ ™ ™ ™

Фугувальні – СФ. Рейсмусові верстати – СР. Фугувальнорейсмусові верстати – ФР. Чотирибічні поздовжньофрезерні станки – С. Шипорізні верстати: для рамного шипа – односторонні – ШО, двосторонні – ШД; для обробки ящикового прямо го шипа – ШП, для шипа типу «ластівковий хвіст» – ШЛХ. ™ Фрезерні верстати – Ф. ™ Свердлильні станки – СВ. ™ Свердлильнофрезерні (пазовальні) верстати – СВП. ™ Ланцюговодовбальні верстати – ДЦ. ™ Токарні верстати – Т. ™ Круглопалочні верстати – КП. ™ Шліфувальні верстати – ШЛ. Приклади позначень верстатів: ЛД1251 верстат стрічко вопильний ділильний (ЛД) із пильними шківами діаметром 1250 мм (125 см), перша модель; С2Р122 – верстат рейсмусо вий двосторонній (С2Р) із максимальною шириною обробки 1250мм (12ЭМ), друга модель. За призначенням деревообробні верстати можна розділити на три групи: 1) для розкрою деревинних матеріалів; 2) для чорнової обробки заготовок; 3) для чистової обробки заготівель. Розкрій – розпиловка пиловочної сировини (кряжів, колод), пиломатеріалів (брусів, дощок) і листових матеріалів (фанери, столярних і інших плит) у поздовжньому або поперечному напрямку (поздовжній або поперечний розкрій), а також вида лення недоліків, одержання криволінійних заготовок. Для роз крою використовують лісопильні рами, стрічковопильні і круг лопильні верстати. Лісопильні рами застосовують в основному для розпиловки пиловочної сировини. У якості ріжучого інстру мента тут використовують рамні пилки або горизонтальні (мо делі РГ), або вертикальні (моделі Р). Вертикальні рами дозво ляють розпилювати колоди одночасно декількома пилками. На круглопильних верстатах ріжучим інструментом є круглі пилки; їх кількість визначає тип верстата: однопильний, двох 201

«Товарознавство»

пильний або багатопильний. На стрічковопильних верстатах інструментом є стрічкова пилка (пилкова стрічка), що одягаєть ся на шківи і натягається за допомогою вантажного підйомно го механізму. Підвищення продуктивності досягається використанням стрічковопилкових ліній на базі здвоєних верстатів (лінія ЛБЛ 1501). Лінія складається з нагромаджувача для створення за пасу і поштучної видачі колод; пристроїв для прийому, розво роту і центрування колод; механізму для їх затиску і подачі до розпиловки; здвоєного стрічковопильного верстата; роликово го конвеєра для видалення продукції і пульта управління. Вибір верстата обумовлюється розмірами і якістю сирови ни, способом розпиловки, економічними й організаційними міркуваннями. На лісопильних заводах найбільш поширені вертикальні лісопильні рами. Однак стрічковопильні верстати мають ряд переваг: велику продуктивність, можливість розкрою колод великих діаметрів, менші відходи деревини в тирсу. Для розкрою пиломатеріалів і листових матеріалів викори стовують круглопильні і стрічковопильні верстати. Кругло пильні верстати для поперечного розкрою дощок і брусків по перек волокон називають торцьованими. Найбільш точну розпиловку забезпечують супортні торцьовані верстати (модель ЦПА40 і ін.). Для повздовжнього розкрою (уздовж волокон) найбільш поширені двохпильні обрізні верстати (моделі Ц2Д5А і Ц2Д7А), а також створені на їх базі багатопильні верстати. Для розкрою листових матеріалів використовують форматнорозк роєчні верстати. У результаті розкрою пиломатеріалів одержують чорнові заготовки, що із розкрійного цеху поступають у цех машинної обробки, де вони перетворюються на чистові заготовки. Меха нічна обробка чорнових заготовок полягає в створенні базових поверхонь, обробці інших поверхонь і кромок, торцовці загото вок на точний розмір по довжині. Ці операції здійснюють на поздовжньофрезерних і круглопильних торцовочних верста тах. До поздовжньофрезерного відносять фуговальні, рейсму 202

Розділ 5. Технологічне обладнання

сові і чотирибічні. поздовжньофрезерні верстати. На фугуваль них верстатах створюють базові поверхні на одному або двох суміжних боках заготовки; на рейсмусовихобробляють інші боки до заданих розмірів по товщині і ширині; на чотирибіч них поздовжньофрезерних можна обробляти одночасно всі чотири боки заготовки, одержуючи при цьому плоский або фігурний профіль. Найбільш точні заготовки утворюються при створенні базових поверхонь на фугувальному верстаті з на ступною обробкою на рейсмусовому. Більш продуктивна, але менш точна обробка однієї базової поверхні на фугувальному верстаті, а трьох інших боків – на чотирибічному або обробка чотирьох боків на чотирибічному верстаті. Ріжучий інструмент на поздовжньофрезерних верстатах – ножовий вал (ножова голівка), у якому укріплені плоскі ножі. Робочий рух – обертання ножового вала; рух подачі робить заготовка. Обробка прямих і криволінійних поверхонь із вирізкою пазів, гребенів, фальців та ін., тобто створення визначених профілів, здійснюється на фрезерних верстатах. Остаточна механічна обробка – шліфування поверхні шліфувальною стрічкою, що має паперову або тканинну осно ву, на якій наклеєні абразивні зерна. Залежно від способу зак ріплення стрічки розрізняють циліндрові, дискові і стрічково шліфувальні верстати. У циліндрових верстатів стрічка закріплюється на утворюючій поверхні циліндра, у дискових – на торцевій поверхні плоского диска, у стрічкових вона натя гується на два або три шківи у виді безкінечного полотнища. Шліфування деталей здійснюється двома вузькими стрічками, що рухаються в різні боки на барабанах, що обертаються від індивідуальних електродвигунів. У деревообробному виробництві широко застосовується комплексна автоматизація технологічних процесів. Діють авто матичні лінії розкрою й обробки деревних матеріалів, оснащені агрегатними верстатами з числовим програмним керуванням. Вони відрізняються високою продуктивністю, дозволяють швидко змінювати схему обробки. 203

«Товарознавство»

5.5. Умови постачання, транспортування і зберігання верстатного обладнання Металообробні та деревообробні верстати постачаються споживачу частіше за все безпосередньо з заводавиробника. Замовник повинен підготувати площі для встановлення облад нання, передбачити можливості комунікаційного забезпечення (електроенергією, водою та ін.). Верстати постачають в основ ному упакованими в дерев’яні ящики. На обидві бокові сторо ни ящика фарбою наносять маркірування, де вказують номер замовлення, відправника, модель станка, масу (брутто та нет то) та інші відомості, попереджувальні надписи: «Обережно», «Не кантувати», «Верх» та ін. Інформація про виробника та технікоекономічні обладнання можуть також вказуватись на металевій табличці, прикріпленій на машині. Упакування нега баритних верстатів виконується по частинах. Допускається постачання без тари під чохлом або укриттям, з частковим упа куванням відповідальних збірних одиниць, в спеціалізованих контейнерах. Перед упакуванням i транспортуванням із резервуарів вер статів повністю видаляють усі рідини. Окремі вузли та деталі ретельно очищують, висушують i покривають антикорозійною змазкою або піддають іншим видам консервації. Всі рухомі ча стини приводять до положення, при якому верстат має най менші габарити i закріплюють для унеможливлення переміщен ня при транспортуванні. Елементи закріплення рухомих частин та додаткові опори, які видаляють при установленні верстата, фарбують в червоний колір. Верстатне обладнання повинне бути повністю укомплекто ване запасними частинами i приналежностями в кількості, яка забезпечить роботу верстата протягом гарантійного терміну. Відомості, необхідні для експлуатації обладнання, містять ся в «Керівництві з експлуатації», яке включає інструкції з монтажу, налагодження, управління верстатом, його паспорт, кінематичну, гідравлічну та електричну схеми, схему змазуван ня, специфікації на приналежності, змінні та запасні деталі; акт 204

Розділ 5. Технологічне обладнання

випробувань верстата лабораторією заводу. Технічна докумен тація повинна бути акуратно надрукована. Транспортування верстатного обладнання проводиться будьяким видом транспорту за умови забезпечення його схо ронності. Верстати та комплектні вироби, не упаковані в ящики, збе рігаються в сухих приміщеннях, де не повинно бути пилу, а також газів та парів, які викликають корозію. Ковальськопресове обладнання поступає на завод спожи вача безпосередньо в цехи та не призначено для складського зберігання. В окремих випадках його можна складувати на за водській території під спеціально створеним навісом, але не більше чим на дватри місяці і за умови постійного контролю за збереженням консервантів.

1. 2. 3. 4.

5.

6. 7.

Контрольні питання Розкрийте суть обробки металів різанням. Наведіть класифікацію, визначте призначення і розкрий те принципи маркірування металорізальних верстатів. Що таке верстати з ЧПУ, обробляючі центри, автоматичні лінії та робототехнічні комплекси. Наведіть характеристику обладнання для електрохімічної, електроерозійної, електроїмпульсної і т. інше обробки і формоутворення поверхонь деталей. Розкрийте суть обробки металів тиском та наведіть харак теристику ковальськопресових машин, пресам, молотам, ротаційним, машинам, імпульсним штампувальним при строям. Наведіть класифікацію, буквену індексацію та призна ченнч деревообробних верстатів. Вкажіть умови постачання, зберігання та транспортуван ня верстатного обладнання.

205

Розділ 6 ІНСТРУМЕНТ ТА ПІДШИПНИКИ КОЧЕННЯ 6.1. Загальна характеристика інструменту До інструментів відносять знаряддя для роботи і деякі види пристосувань. Найбільш широко застосовується металорізаль ний, ковальський, слюсарний, деревообробний, спеціальний, контрольновимірювальний інструмент. Інструмент різного призначення буває ручний (слюсарний, столярний, малярський і т. ін.), верстатний, механізований. Для виготовлення інструментів застосовують інструмен тальні сталі, тверді сплави, мінералокерамічні пластинки і ал мази. Матеріали для ріжучого інструмента повинні мати високі міцність, твердість 62 ... 64 НRС зносостійкість, теплостійкість (до 1000 °С). Інструментальні якісні і високоякісні вуглецеві сталі. Призна чені для виготовлення ріжучого, міряльного і штампового інструмента (табл. 6.1.). Вони мають високу твердість після за гартування, порівняно дешеві, але відрізняються низькою теп лостійкістю (200...250° С). Їх застосовують для виготовлення інструмента, що працює при низьких швидкостях різання – до 10...12 м/хв. Марки інструментальних сталей  

C7, C7O C8, C8O, C8F, C8FO C10, C10O C11, C11O, C12, C12O,C 13, C13O

206

Таблиця 6.1.

     , J H& " , J  $H   '& : ! ,   , '      & !! , # ,    ,  '  

$ , " ,  ;  , ';     ,  ;  , $

Розділ 6. Інструмент та підшипники кочення

Леговані інструментальні сталі підрозділяються на дві гру пи: сталі для ріжучого і вимірювального інструмента і сталі для штампового інструмента. Ріжучі властивості інструментів із легованих сталей майже не відрізняються від ріжучих власти востей інструментів з вуглецевої сталі, тому що леговані сталі теж характеризуються невисокою теплостійкістю (200–250°С). Вони мають підвищену в’язкість у загартованому стані, більш глибоку, чим вуглецеві сталі, дещо більшу твердість і зно состійкість і меншу схильність до деформацій і тріщин при за гартуванні. Містять 0,9...1,4% вуглецю, сумарний вміст легуючих елементів (хром, вольфрам, марганець, кремній, ванадій та ін.) не перевищує 5%. Для ріжучого інструмента використовують наступні марки легованої інструментальної сталі (табл.6.2.): Таблиця. 6.2. Марки легованих інструментальних сталей  

@ 1/@ @>5 >1 9@+ @>F @>+F

    ;     30  F  .   F    , $ ,   # & !!      +  ,  ;  $ +, $ , # ,  ;  , " $!  &' ,  ;  , $ ,   +   # "

Швидкорізальні інструментальні сталі мають високі твердість, міцність і зносостійкість після термообробки. Ріжучі властивості інструментів із швидкорізальної сталі зберігаються при нагріванні під час роботи до 600 – 650 °С. Ця властивість дозволяє збільшити швидкість різання в 2...4 рази і більше і підвищує стійкість інструментів. Переваги швидкорізальних сталей виявляються найбільше при обробці міцних і твердих сталевих заготовок і при різанні з підвищеними швидкостями.

207

«Товарознавство»

Марки швидкоріжучих сталей %    :  & !!    K 260...280 >  & !!    K 260... 280 > % ', &  & '!!K     :  !

:'&;

% ', &   & '!!K      

 

!& , " &'  ;  "

" $

$

Таблиця 6.3

    

12, 9, 63 18, 12, 63 95, 1852

18, 182 182, 12, 6/ 910, 95, 95, 1414 12, 18 18 12, 6/, 18 12, 63, 18, 12, 182 63, 12 63, 12, 18

Для виготовлення ріжучих елементів різних інструментів застосовують три групи твердих металокерамічних сплавів: вольфрамові, титановольфрамові, титанотанталовольфрамові.

6.2. Характеристика окремих видів інструменту 6.2.1. Металорізальний інструмент До металорізального інструмента відносять різці, фрези, свердла, зенкери, зенківки, розгортки, протяжки, зуборізній, різьбонарізний і різьбонакатний інструмент. Основною формою ріжучого інструмента є клин. Форма і розмір ріжучих кромок інструмента залежать від властивостей оброблюваного матеріалу й умов, у яких відбувається процес різання. Самим простим ріжучим інструментом у формі клина є різець. Всі інші інструменти – свердла, розгортки, фрези яв ляють собою видозмінену форму клина. 208

Розділ 6. Інструмент та підшипники кочення

Різець. Представляє собою однолезовий металорізальний інструмент і складається з голівки, тобто ріжучої частини різця і стрижня, який служить для його закріплення. Виготовляють різці (або ріжучі пластини для різців) із матеріалів високої твер дості, що перевищують твердість оброблюваного матеріалу: з вуглецевої, легованої, швидкорізальної інструментальної сталі, твердих сплавів, мінералокераміки. Різці поділяються на наступні групи: ™ за технічними групами верстатів (токарські, стругальні, довбальні); ™ за виконуваними роботами (токарські прохідні прямі, прохідні упорні, підрізні упорні, підрізні прямі, підрізні торцеві, прорізні, канавкові, відрізні, розточні, галтельні, стругальні прохідні, стругальні чистові, підрізні, канавкові, довбальні прохідні і прорізні для нарізування зовнішньої і внутрішньої різьби і т.ін.); ™ за напрямком подачі (поздовжні, радіальні, тангенціальні); ™ за оброблюваним матеріалом (для металу, дерева, полімер них матеріалів); ™ за конструкцією (суцільні, зварні, збірні з механічним кріпленням багатогранних твердосплавних пластинок) У крупносерійному виробництві на спеціальних верстатах, як правило, застосовують різці, оснащені пластинами з твердих сплавів. Пластини з твердих сплавів з’єднують із державкою різця пайкою, а з мінералокераміки – за допомогою різних ме ханічних пристосувань. Фреза. Представляє собою багатолезовий ріжучий інстру мент для обробки матеріалів на фрезерних верстатах. Виготов ляють фрези з легованих і швидкорізальних інструментальних сталей і з вставними ножами, оснащеними твердосплавними пластинками. Фрези класифікують за наступними ознаками: ™ за видом поверхні, на якій є зуби, і призначенням (рис. 6.1): на циліндричні прямозубі (а) для обробки площин; цил індричні з гвинтовими зубами (б), що забезпечують плав ну обробку, рівномірну навантаження верстата і підви 209

«Товарознавство»

щення якості оброблюваної поверхні при обробці площин; дискові (в), дискові двосторонні (г), тристоронні (д) – для обробки пазів, канавок і шліців, відкритих поверхонь і ус тупів, зняття фасок; торцеві (е) – для обробки плоских поверхонь; кінцеві (ж) – для обробки канавок і шліців; пальцьові модульні (з) – для нарізування зубів; черв’ячні (і) – для нарізування зубів циліндричних і черв’ячних коліс; ™ за формою зубів: із прямими, нахиленими, гвинтовими, різнонаправленими, гострими зубами; ™ за будовою: суцільні, складені, комплектні, збірні – із вставними зубами; ™ за способом кріплення: насадні з отвором для кріплення на оправленні, кінцеві – із конічним або циліндричним хво стовиком; ™ за напрямком гвинтових канавок: праворізальні і ліворі зальні фрези. Матеріал ріжучої частини фрези – швидкорізальні сталі марок Р18, Р9, Р9Ф5, Р14Ф4, Р18Ф2 і тверді металокерамічні сплави.

Рис. 6.1. Різні види фрез

210

Розділ 6. Інструмент та підшипники кочення

Свердло. Представляє собою стержень, робоча частина яко го має ріжучі елементи, а хвостова частина служить для закріп лення свердла в патроні або шпинделі верстата. Використову ють свердла для утворення отворів у матеріалі, а також для розсвердлювання попередньо підготовлених отворів. Основним робочим рухом свердел є обертання при осьовій подачі.

Рис. 6.2. Загальний вид свердла

При свердленні отворів на токарських верстатах оберталь ний рух передається оброблюваній деталі. Виготовляють свер дла зі швидкорізальної легованої сталі, а також із ріжучими пла стинками з твердого сплаву. Залежно від конструкції розрізняють свердла спіральні або гвинтові (рис. 6.2), кільцеві, конічні конусністю 1:50, свердлазен кери, комбіновані, для глибокого свердлення (рушничні, гарматні). Зенкер. Це багатолезовий ріжучий інструмент для зенкеру вання – чистової обробки отворів після свердлення (рис. 6.3.). За конструкцією розрізняють зенкери гладкі (для обробки на скрізних отворів), зенкери для східчастих отворів (із конічним і циліндричним хвостовиком), насадні (суцільні й оснащені пластинками твердого сплаву), зенкериравлики.

Рис. 6.3. Загальний вид зенкерів

Рис. 6.4. Загальний вид зенківок

211

«Товарознавство»

Зенківка (рис. 6.4). Багатолезовий ріжучий інструмент, який використовується для зенкування (роззенковки) – обробки з метою одержання циліндричних (а,б) або конічних (в) заглиб лень отворів, зняття фасок центрових отворів. За конструкцією розрізняють зенківки і зенківкипідрізки, які можуть бути суц ільними із швидкорізальної сталі, а також із припаяними корон ками із швидкорізальної сталі або пластинами твердого сплаву. Розгортка. Це багатолезовий ріжучий інструмент для точ ної обробки попередньо оброблених отворів круглого розрізу. Складається з ріжучої, калібруючої частин, шейки і хвостови ка. Розгортки розрізняють за конструкцією і призначенням: ручні циліндричні, розтискувальні, регульовані, машинні з ци ліндричним, конічним хвостовиком, для глухих і наскрізних отворів (суцільні, хвостові і нерегульовані по діаметру, із встав ними зубами, насадні, регульовані по діаметру). За видом оброб@ люваного отвору розрізняють циліндричні і конічні розгортки, за видом оброблюваного матеріалу – розгортки для звичайних сталей, для нержавіючих сталей, легких сплавів. Розгортки ви пускають і поставляють комплектами (по 2 ... 3 шт.) для чорно вої і чистової обробки. Протяжка. Це багатолезовий металорізальний інструмент (рис. 6.5.) для обробки переважно наскрізних отворів і зовнішніх поверхонь способом протягування на протягуваль них верстатах. Протяжка для отворів являє собою стрижень із зубами, розташованими рядами, профіль ріжучої кромки яких поступово змінюється від вихідної до остаточної форми оброб люваної поверхні. Протяжка складається з хвостовика, направ ляючої, ріжучої і калібруючої частин. За конструкцією і призна ченням розрізняють протяжки круглі з профільною схемою різання, круглі змінного різання, протяжки для квадратних от ворів, шліцеві і шпоночні. Для ріжучої частини зазвичай вико ристовують швидкорізальні сталі марок Р18 і Р9К5.

Рис. 6.5. Загальний вигляд протяжки

212

Розділ 6. Інструмент та підшипники кочення

6.2.2. Зуборізний інструмент Зуборізний інструмент призначений для виготовлення й обробки зубцюватих і черв’ячних коліс, зубцюватих рейок та інших виробів. У якості зуборізного інструмента застосовують фасонні фрези дискові, черв’ячні, довбяки зуборізні, зубостру гальні різці, голівки для конічних коліс, гребінки зуборізні пря мозубі і косозубі, шевери дискові. Фрези дискові (рис. 6.6, а) призначені для нарізування зуб цюватих коліс, тихохідних зубцюватих передач, фрези пальць@ ові модульні (рис. 6.6, б) – для нарізування прямозубих і косо зубих коліс. Кожному номеру фрези відповідає своє число зубів коліс, що нарізаються, наприклад: № 1 – 12 зубів, № 2 – 14, № 5 – 26, № 7 – 55.. .79, № 8 – 135 зубів і більше. Фрези черв’ячні (мал. 6.6, в) призначені для нарізування циліндричних прямозубих і косозубих коліс, нарізування зубів (рис. 6.6, г) на валах зубцюватих евольвентних з’єднань, нарізу вання зубцюватих коліс із зачепленням Новикова (рис. 19.6, д) 6...9го ступенів точності. а)

б)

г)

е)

в)

д)

ж)

Рис. 6.6. Різні види фрез та довбяків

213

«Товарознавство»

Довбяки (рис. 6.6, е, ж) служать для нарізування на зубо довбальних верстатах прямозубих і косозубих зубцюватих коліс зовнішнього і внутрішнього зачеплення, а також для на різування зубів на зубцюватих з’єднаннях із евольвентним профілем. Розрізняють довбяки дискові прямозубі, косозубі, чашкові прямозубі, хвостові прямозубі, косозубі, дискові. Зубо стругальні різці призначені для нарізування конічних прямо зубих коліс. Голівки служать для нарізування конічних зубцюватих коліс із криволінійними (круговими) зубами на спеціальних зуборізних верстатах. Голівки, суцільні і складені з закріплени ми на них різцями, застосовують для чорнової і чистової оброб ки. Матеріал ріжучої частини головок – швидкорізальна сталь марки Р18. Для нарізування методом обкатування на зубостругальних верстатах зубцюватих циліндричних коліс зовнішнього зачеп лення служать гребінки – багатолезовий ріжучий інструмент у вигляді зубцюватої рейки. Матеріал ріжучої частини – швид корізальна сталь марки Р18. Шевери – зубцюваті колеса або рейки, зуби яких мають вузькі канавки, що утворюють ріжучі кромки – використову ються для остаточної обробки. 6.2.3. Різьбонарізний інструмент Різьбонарізний інструмент застосовується для нарізування різьб: мітчики ручні (рис. 6.7, а), машинні (рис. 6.7, в), машин норучні, голівки, гребінки, фрези різьбові гребінчасті і дискові, плашки (рис. 6.7, р, д, е), патрони муфто і трубонарізні, а та кож різці для нарізування зовнішньої і внутрішньої різьби на токарських верстатах. До різьбонакатного інструмента відносять плашки різьбонакатні, ролики і голівки. Мітчик представляє собою гвинт, у якому вирізані по здовжні канавки, для утворення ріжучих кромок. Мітчики ручні призначені для нарізування або калібрування різьб при слю сарноскладальних і ремонтних роботах, мітчики машинні – для 214

Розділ 6. Інструмент та підшипники кочення

нарізування на верстатах різьби в наскрізних і глухих отворах за один прохід, мітчики машинноручні – для нарізування різьби в отворах на різних верстатах при кріпленні їх у різьбо нарізних патронах, а також при слюсарних роботах вручну або використанням пневматичних і електричних свердлилок. Мітчики поставляють комплектами (по 23) для чорнової і чи стової обробки. Для нарізування різьби в гайках і подібних їм деталях великого діаметра на гайконарізних верстатахавтома тах використовують автоматні мітчики з кривим (вигнутим) хвостовиком (рис. 6.7, б). Такі мітчики кріпляться в спеціаль них різьбонарізних патронах. Мітчики переважно виготовляють із інструментальної вуг лецевої сталі марок У10А, У11А, для ріжучої частини зварних мітчиків зазвичай використовують швидкорізальну сталь мар ки Р18 або Р9. а)

в)

б)

г)

д)

е)

ж)

з)

і)

к)

л)

Рис. 6.7. Різьбонарізний інструмент

215

«Товарознавство»

Голівки різьбонарізні (рис. 6.7, ж, з, і, к) представляють со бою пристосування для нарізування внутрішньої і зовнішньої різьби із використанням різьбонарізних гребінок (л). Голівки встановлюють на револьверних, токарських, свердлильних, різьбонарізних верстатах і автоматах. Гребінка представляє собою різець із зубцюватою ріжучою кромкою, виготовлений із швидкорізальної сталі марок Р18, Р9 або Р18Ф2. Фрези різьбові гребінчасті і дискові застосовують для на різування зовнішньої і внутрішньої різьби на спеціальних різьбофрезерних верстатах. Виготовляють їх із швидкорізаль ної сталі марок Р18 або Р9К5. Плашка різьбонарізна представляє собою пластинку з напівкруглим вирізом з різьбою (для ручного нарізування різьби за допомо гою клупа (рис. 6.8), призматичну або круг лу різьбову гребінку (для машинного нарізу вання);виготовляють із швидкорізальної сталі марок Р9, Р18, легованої сталі марки 9ХС, допускається виготовлення плашок із сталей марок Х і ХГ. Патрони муфто і трубонарізні призначені для нарізування внутрішньої і зовнішньої Рис. 6.8. Плашка конічної різьби в сполучних муфтах і на тру бах із застосуванням спеціальних плашок. 6.2.4. Різьбонакатний інструмент Різьбонакатний інструмент призначений для утворення зовнішньої різьби методом пластичної деформації в холодно му стані. Накочування різьби здійснюється за допомогою різьбонакатних плашок на різьбонакатних верстатах. Накатана різьба має перевагу перед нарізаною – високу чистоту і точність деталей при більшій продуктивності. На деталь або виріб без посередньо впливають три накатних ролика, що обертаються на вколо осей, закріплених нерухомо на тілі плашки. Ролики ви готовляються із сталі марок Х12М і Х6ВФ. 216

Розділ 6. Інструмент та підшипники кочення

Різьбонакатна голівка призначається для накочування пра вої, найбільш поширеної, метричної різьби довжиною до 140 мм. 6.2.5. Ковальський інструмент Ковальський інструмент (рис.6.9.) призначений для ручно го і машинного кування. Для ручного кування використовують ся такі інструменти як: ковадла (а), кувалди (б), ручники (в), кліщі (г), борідки (д) для пробивання отворів, зубила (е), підсічки для відрізки металу, продбойники (ж), гладилки у вигляді молотка з плоскою або фасонною поверхнею для додан ня плоскій поверхні поковки максимально більш правильної форми, обжимки для обробки поковок круглого перетину (з). а)

г)

б)

д)

е)

в)

ж)

Ручний а)

б)

в)

г)

е)

д)

ж)

Машинний Рис. 6.9. Різні види ковальського інструменту

217

«Товарознавство»

Для машинного кування використовуються: плоскі (і), вирізні (б), закруглені (а) бойки, що закріплюються в бабі і шаботі і деформують безпосередньо оброблюваний метал, обжимки (г) для обробки циліндричних і призматичних поковок або відпо відних частин складних поковок, розкатки (з) і пережимки (е) для прискорення витяжки і виконання заглиблень. Для утри мання і переміщення великих поковок застосовують патрони (ж), кантувачі (механізми для повороту поковок при їх обробці) і маніпулятори (машини для виконання, допоміжних операцій), а для середніх і дрібних поковок – кліщі. 6.2.6. Слюсарний інструмент Слюсарний інструмент призначений для виконання слю сарних і збиральних (монтажних) робіт і може бути ручним і механізованим. Викрутки, гайкові ключі, розсувні ключі, тор цеві шпильковерти застосовують для збирання – розбирання гвинтових з’єднань. Непаралельні і паралельні тиски, струбци ни, плити, домкрати, плоскогубці і круглогубці служать для утримання оброблюваних виробів у робочому положенні, гос трогубці, кусачки – для «відкушування» дроту. Зубила засто совують для зняття порівняно великих шарів металу і рубки листового металу, крейцмейселі (зубила з вузькою ріжучою ча стиною) – для рубки твердих металів і вирубки вузьких кана вок, кернери – для розмітки. Напилки, терпуги, тобто напил ки невеликого розміру з дрібною насічкою, рашпілі застосовують для зняття малих шарів металу, припасування, шабери – для точного припасування. Для припасування засто совують і абразивні бруски. Для нарізування різьби – клупи з плашками і лерками і мітчики з воротками. Ножівки – це ручні пилки для слюсарних робіт, у яких ро бочою частиною є ножовочне полотно. Особливу групу складає слюсарномонтажний інструмент для роботи в електроустановках напругою до 1000 В – ключі гайкові, шарнірний інструмент (плоскогубці, плоскогубці ком біновані, круглогубці, кусачки прямі і бокові), викрутки слюсар номонтажні з діелектричними ручками, монтерські ножі. 218

Розділ 6. Інструмент та підшипники кочення

6.2.7. Електроінструмент До електроінструменту відносять ручні машини з приводом від електродвигуна: електродрилі, електрошліфувальні машини, електропилки, ножиці, електрогайковерти, електролобзики, шу руповерти, довбальники, перфоратори, відбійні молотки, елект рорубанки, електротрамбовки, електроточила. Електроінструмент дозволяє виконувати найпростіші операції монтажу, слюсарної обробки із значно меншою витратою зусиль та при високій про дуктивності. У приміщеннях із підвищеною небезпекою і поза приміщеннями застосовують переносний електрифікований інструмент, розрахований на напругу живлення не більше 36 В, а в приміщеннях без підвищеної небезпеки – не більше 220В. 6.2.8. Деревообробний інструмент Деревообробний інструмент призначений для механічної обробки деревини. Зокрема, пилки ручні двосторонні й одно сторонні, механізовані з електроприводом, машинні рамні, дис кові, стрічкові застосовують у деревообробній промисловості, у столярній справі. Сокири, стамески, рубанки, фуганки, електрорубанки і елек трофрези застосовують для обробки поверхонь; долота, бура ви, свердла ручні і машинні, коловороти, електросвердлилки – для утворення отворів прямокут а) б) в) г) д) ного і круглого перетину; ланцю гові установки – для довбання пазів. Спеціальні різці, фрези, свер дла, ножі використовують у якості ріжучих органів деревообробних верстатів. До свердлильного деревообробно е) го інструмента відносяться (рис. 6.10): коловорот (с), спіральне свердло (б),спіральний бурав (в), ложечкове свердло (г), бурав російського фасо Рис. 6.10. Свердлильний ну (д), центрове свердло (е). деревообробний інструмент

219

«Товарознавство»

До стругального деревообробного інструмента відносяться (рис. 6.11): використовуються залізка шерхебельна (г), рубаноч на (д), фуганкова (е), рубаночна подвійна (ж), цинубельна (з), зензубельна (і), фальцгобельна (к). Пилки по дереву можуть бути наступних видів: поперечна, подовжня, лучкова, вузька ножівка, широка ножівка. г) б)

а)

д) в)

ж)

е) і)

з) к)

Рис. 6.11. Стругальний деревообробний інструмент

6.3. Абразивні матеріали й інструменти Абразиви – це тверді природні і штучні матеріали, здатні обробляти поверхню матеріалів – металів, сплавів, скла, гірських порід, дорогоцінного каміння, деревини, шкіри. Природними абразивами є: діаманти, корунди (рожевий, бу рий, синій, сірий), наждак, граніт, кремінь, кварц, вапно, крокус із червоного залізняка і гематиту. Штучними абразивами є: електрокорунди (нормальний, білий), монокорунд, карбід кремнію (чорний і зелений), карбід бора і борсилікокарбід. Для виготовлення шліфшкурки викори стовують також пляшкове скло. До групи штучних абразивних матеріалів відносять також полірувальнодоводочні порошки о оксиди хрому і заліза (крокус). Основними характеристиками абразивних матеріалів: форма, зернистість, твердість, механічна міцність, мінеральний склад, об’ємна маса, абразивна здатність. 220

Розділ 6. Інструмент та підшипники кочення

Абразивні матеріали й інструменти на їх основі, які вико ристовуються при шліфуванні, називаються шліфувальними. Шліфувальні матеріали (за винятком синтетичних і природ них алмазів і кубічного нітриду бора) поділяють на групи за лежності від розміру зерен, мкм: шліфзерно – 2000...160; шліфпорошки – 125...40; мікрошліфпорошки — 63...14; тонкі мікрошліфпорошки – 10...3. Зернистість шліфзерна і шліфпорошків позначається циф рою, рівною 0,1 розміру сторони чарунки сита у світлі (у мікро метрах), на якому затримуються зерна основної фракції. Зер нистість шліфпорошків позначають по верхній межі розміру зерен основної фракції. Залежно від відсоткового вмісту основної фракції позначен ня зернистості доповнюють буквеним індексом Від зернистості залежать чистота одержуваної поверхні і продуктивність про цесу обробки. Більш продуктивно працюють відносно грубозер нисті інструменти. Абразивні інструменти складаються із зерен абразивного матеріалу, з’єднаних зв’язкою. У характеристику абразивного інструмента входять: абразивний матеріал, зернистість, зв’яз ка, твердість, структура, механічна міцність, форма, розміри, ступінь урівноваженості шліфувальних і наждакових кругів – балансування. Основними видами абразивного інструменту є : круги шліфувальні плоскі прямого профілю, плоскі з двостороннім конічним профілем, плоскі 45°ного конічного профілю, плоскі з малим кутом конічного профілю, плоскі з надточкою, плоскі з конічною надточкою, круг з надточкою, чашки циліндричні, чашки конічні, тарілки, диски, спеціальні круги для шліфуван ня калібрових скоб, для заточення голок, ножів косарок, для розрізування мінералів. Широко застосовують також спеціальні циліндричні, кутові, конічні, кульові шліфувальні голівки, квадратні, плоскі, триг ранні, круглі, напівкруглі, шліфувальні бруски, плоскі, випукло увігнуті, увігнутовипуклі, випуклоплоскі, плосковипуклі, тра пецієподібні шліфувальні сегменти. 221

«Товарознавство»

При виготовленні абразивних інструментів використовують дві основні групи зв’язок: 1) неорганічні (керамічну, магнезіальну, силікатову); 2) органічні (бакелітову, глифталеву, вулканітову). Абразивні круги виготовляють із зерен абразивних матері алів на керамічних і органічних (синтетичних) зв’язках. Вели ку частину шліфувальних кругів виготовляють із електрокорун дових матеріалів, із карбіду кремнію зеленого або чорного. Для виготовлення кругів застосовують шліфувальні зерна, шліфпо рошки і мікропорошки. Для підвищення щільності і твердості готові вироби (круги) виготовляють із суміші зерен двох або трьох номерів, що сприяє більш щільному «укладанню» зерен при пресуванні. Зв’язку визначають залежно від призначення абразивних кругів у готовому інструменті без руйнування зразка за низ кою ознак: ™ керамічна – інструменти при простукуванні звучать більш лунко, чим інструменти на органічних зв’язках; ™ магнезіальна – інструмент щільний, сіруватобілого коль ору. При нагріванні при механічній обробці у якості відходів виділяються вода і соляна кислота; ™ силікатова – при нагріванні полум’ям сірника з’являєть ся гострий запах фенолу, схожий на запах карболової кис лоти; ™ вулканітова – при нагріванні полум’ям сірника з’являєть ся запах горілої гуми. Голівки, бруски, сегменти. Голівки, так само як і круги, ви готовляють із зерен абразивних матеріалів на зв’язках. У якості абразивного матеріалу використовують, як правило, електроко рунд на керамічній зв’язці. Голівки використовують для шліфу вання поверхонь. Бруски – це інструмент для ручного заточен ня й обробки поверхонь. Сегменти виготовляють із електрокорунда і карбіда кремнію на бакелітовій зв’язці. Шліфувальні круги позначаються залежно від твердості, визначеної піскоструминним методом: М1, М2, М3 – м’які; СМ1 і СМ2 – середьом’які; С1 і С2 – середні; СТ1, СТ2, СТ3 – сере дьотверді; Т1 і Т2 – тверді. 222

Розділ 6. Інструмент та підшипники кочення

Шкурки. Шліфувальною шкуркою називають гнучкий аб разивний інструмент, виготовлений на основі тканини або паперу, на одній стороні якого за допомогою клеючих речо вин закріплені рівномірним шаром абразивні зерна. Шкур ки застосовують при обробці металів, дерева, гуми, пластмас. Залежно від основи, на якій закріплені абразивні зерна, шкурки називають паперовими (на паперовій основі) або по лотняними (на тканинній основі). За видом абразивного матеріалу розрізняють шкурки електрокорундові, карборун дові, кремінні, скляні. Залежно від умов роботи (всуху або з охолодженням) при виготовленні шкурки використовують різні види клеючої речовини. Для шкурки, що працює всуху (без водяного охолодження), застосовують головним чином міздровий клей. Цю шкурку можна також застосовувати при масляному і гасовому охолодженні; вона найбільш пошире на. Для роботи з водяним охолодженням шкурку виготовля ють на спеціальних лаках і смолах. Шкурка може бути в ру лонах (рулонна) і в листах (листова). Для шкурки на паперовій основі в якості абразивних мате ріалів застосовують скло, кремінь, електрокорунд нормальний і регенерований і карбід кремнію. Для тканинної шкурки вико ристовують такі ж самі абразивні матеріали (крім електрокорун ду регенерованого). Зернистість абразивних матеріалів для шкурки на паперовій основі 24...32, для шкурки на тканинній основі – 16...320. Водостійку шліфувальну шкурку випускають на паперовій основі листами розміром 319х230 мм; абразивний матеріал – карбід кремнію зелений зернистістю 80, 100, 120, 150, 180, 230, 280, 320 і мікропорошки. В даний час усе більше застосовують алмазні інструменти різної конструкції. Для виготовлення інструментів використо вують технічні алмази. Найбільше поширення знайшли алмазні інструменти для виміру твердості, мікрогеометрії поверхонь, виправлення шліфувальних кругів, алмазні різці, склорізи, во локи для калібрування дроту, свердла, коронки для бурів, до лота, шліфувальні круги. 223

«Товарознавство»

Алмаз – унікальний мінерал, який завдяки своїм винятко вим фізикомеханічним властивостям (високій твердості, жор сткості, працездатності) знайшов велике поширення в техніці. Застосування алмазного інструмента дозволяє розширювати номенклатуру оброблюваних матеріалів, підвищувати продук тивність праці верстатників, поліпшувати якість і знижувати собівартість продукції. Так, алмазні шліфувальні круги застосо вують у тих випадках, коли тверді сплави й інші матеріали важ ко або неможливо обробляти традиційними засобами або об робка їх пов’язана з великими втратами цінних матеріалів і значного зниження продуктивності праці. Найбільш поширені діамантові інструменти, застосовувані в машино і приладобудуванні: алмазні різці – тонке обточування і розточка деталей машин із легких кольорових металів і сплавів, пластмас, гравірувальні роботи; алмазні свердла – свердлення отворів у деталях з оптично го скла, виготовлення точних технічних каменів із яшми, агата й інших мінералів; алмазні фрези – фрезерування складних і фасонних кон турів у деталей з оптичного скла, площин на заготівках із син тетичного корунду, агата, яшми при виготовленні точних техн ічних і годинникових каменів, вирізка абразивів; алмазний абразивний інструмент – шліфування, доведення і полірування точних технічних і годинникових каменів, виго товлення шліфів на твердих сплавах і мінералах. Алмазні круги широко використовують у машинобудуванні для круглого зовнішнього і внутрішнього, плоского, фасонно го, безцентрового шліфування деталей, заточення і доведення лезового ріжучого інструмента, різання й обробки неметалевих матеріалів. Діамантовими кругами можна ефективно обробля ти тверді сплави, важкооброблювані стали, чавуни, кольорові метали і сплави, кераміку, феріти, ситали, порцеляну, кремній, германій, скло, пластмаси, бетон і залізобетон, кварц, мармур, граніт, туф, вапняк і інші матеріали, що застосовуються в різних галузях промисловості. 224

Розділ 6. Інструмент та підшипники кочення

Алмазний абразивний інструмент економічний: значні вит рати на його придбання компенсуються його працездатністю (мінімальним зносом).

Правила маркірування та приймання абразивних матеріалів. Методи випробувань. Маркірування кругів. Щоб правильно вибрати шліфуваль ний круг, необхідно знати його характеристику, що у вигляді умовних позначень наноситься незмивною фарбою на торце ву поверхню круга і служить паспортом круга. Приклад маркірування: ЧАЗ – заводвиробник (Челябінський абразивний завод); ЕБ – абразивний матеріал (електрокорунд білий); 40 – зернистість; СМ2 – ступінь твердості шліфувального круга; К – зв’язка (керамічна; можуть бути додаткові знаки, що вказують різновиди зв’язки); 6 – структура (№ 6); ПП – геометрична форма (круг плоский прямого профілю); 500 – зовнішній діаметр кола (500мм); 50 – висота круга (50 мм); 305 — діаметр отвору круга (305 мм); 35 м/с – окружна швидкість круга, при якій можна працю вати. Крім того, на поверхні шліфувального кола (зазвичай на іншому боці) вказують клас дисбалансу (для кругів діаметром 250 мм і більше, висотою 6 мм і більше) і номер ДСТУ. Необо в’язково нанесення наступних позначень: профілю – на кругах прямого профілю і всіх інших діаметром менше 200 мм, виду зв’язки – на кругах менше 50 мм; товарного знака заводупо стачальника або його скороченого найменування – на кругах діаметром менше 60 мм. Для абразивних матеріалів і зв’язок встановлені наступні знаки маркірування: М – монокорунд, Е – електрокорунд нор мальний; ЕБ – електрокорунд білий; КЧ – карбід кремнію чор 225

«Товарознавство»

ний; КЗ – карбід кремнію зелений; для зв’язок: К – керамічна, Б – бакелітова, В – вулканітова. На кругах для швидкісного шліфування додатково нано сять червону смугу або напис «швидкісний», а на кругах для внутрішнього шліфування з окружною швидкістю 65 м/с – дві червоні смуги. Гнучкі круги розміром 300х25х127 мм із електрокорунда зернистістю 80 другого рівня еластичності маркіруються: 300х25х127 Е802ГК 18 м/с. Для кругів діаметром менше 40мм (зберігають у коробках і пакетах) маркірування наносять на коробку або пакет із кругами. Круги діаметром понад 250мм можна зберігати і транспортувати без упаковки, але в умовах, що виключають їх ушкодження. Круги діаметром до 100мм зберігають у ящиках або короб ках із висотою не більше 600 мм, а діаметром понад 100 мм – на ребрі або в пакетах висотою не більше 1000 мм. Маркірування шкурки. Рулонна шкурка на паперовій ос нові, наприклад марки БШ140, розмірами 900 мм х 50 м, із електрокорунда зернистістю №60 умовно позначається: БШ140 Р 900 х 50 Е60 (БШ – марка паперової основи, маса паперу 140 р/м2; Р – рулонна шкурка). Листова шкурка на паперовій основі, наприклад марки БШ100, розмірами 720х780 мм, із скла зернистістю № 80 позначається: БШ100 Л 720 х 780 С80. Умовне позначення рулонної шліфувальної шкурки на бя зевій основі, наприклад розмірами 725 мм х50 м, із електроко рунда зернистістю №60: БТР 725х50 Е60. Позначення листової шкурки на нанковій основі розмірами 775х595 мм, із електроко рунда зернистістю №46: НЛ 775х595 Е46 (БТР – бязь технічна середня рулонна; НЛ – нанка важка, листова шкурка). Шкурку зберігають у приміщеннях із відносною вологістю повітря не понад 60%, при температурі не нижче +5°С. Правила приймання. Контроль відповідності кругів вимогам ДСТУ підприємствовиробник проводить шляхом приймаль них і періодичних випробувань. Випробування кругів прово 226

Розділ 6. Інструмент та підшипники кочення

дять періодично не рідше одного разу на рік; результати вип робувань оформляють у вигляді протоколів. Методи випробувань. ДСТУ передбачає контроль твердості, розмірів і ушкоджень, неурівноваженості кругів, а також вип робування їх на механічну міцність. При прийманні абразивні матеріали перевіряють візуально: вони повинні бути чистими, без ознак забруднень або включень сторонніх тіл і відповідати паспортним даним. Приймання абразивних інструментів складається з зовніш нього огляду і перевірки технічних характеристик, інструмен ти повинні відповідати паспортам і маркіруванню, не мати ушкоджень. Вологі круги перед зовнішнім оглядом просушують. Геометрична форма і розміри абразивних інструментів повинні відповідати стандартам. Шліфувальні шкурки поставляють у бобінах і пакетах. При прийманні шліфувальної шкурки виявляють її гладкість, тобто відсутність зморщок і складок, рівність насип ки абразивного шару, міцність нанесення зерна на основу, міцність основи, рівномірність зернистості абразивного матер іалу, наявність маркірування і відповідність розкрою й упаку вання технічним умовам. Приймальному контролю на відповідність вимогам повинні піддаватися не менше 1% рулонів шліфувальної шкурки від партії, але не менше 3 шт. Партія повинна складатись зі шліфувальної шкурки однієї ха рактеристики, виготовленої за одну зміну й одночасно пред’явле ної до приймання по одному документі. При незадовільних результатах приймального контролю хоча б по одному з показників проводять повторний конт роль на подвоєній кількості рулонів шліфувальної шкурки. Результати повторного контролю остаточні і поширюються на всю партію. Періодичним випробуванням повинна піддаватися продук ція, що витримала приймальний контроль – не менше 0,5% від партії рулонів, але не менше 3 шт., не менше 0,5% рулонів шліфу вальної шкурки зернистістю 80; 40; 8; 5 і М40, але не менше 227

«Товарознавство»

3 шт. на усіх видах основ. Періодичні випробування повинні проводитися не менше одного разу на рік.

6.4. Вимірювальний інструмент 6.4.1. Шкальний контрольно-вимірювальний інструмент Контрольновимірювальний інструмент призначений для визначення геометричних параметрів деталей машин і виробів, у тому числі різьб, зубцюватих коліс і т. ін. При вимірі довжин на практиці визначають, скільки разів міститься певна одини ця довжини (або її частина) в невідомій ще вимірюваній дов жині. Відома одиниця, яка використовується для порівняння, а також її частки або кратні їй величини, реалізуються у виг ляді жорсткого вимірювального інструмента, що має тільки один розмір, або розміри наносяться на вимірювальний інстру мент, наприклад, у вигляді шкали. Основною одиницею виміру лінійних розмірів у країнах з метричною системою є метр або тисячна частка метра – міліметр, а при точних вимірах довжини – тисячна частка міліметра – мікрон (мк). У країнах з дюймовою системою ос новною одиницею є дюйм. Для грубих вимірів зазвичай використовують складні метри – металічні або дерев’яні складні лінійки довжиною 1 або 2 метри. Можлива погрішність виміру складає 1мм на довжині 1м. Для виміру довжин до 2 м застосовуються також стальні пружні стрічки – рулетки, що приміщують до футлярів різної форми. Для більш точних вимірів призначені штангенциркулі (рис. 6.12.). Ними вимірюють довжини або діаметри як зовнішні, так і внутрішні. За призначенням розрізняють штангенциркулі робочі з ноніусним відліком 1/10 і 1/20 мм і контрольні штанген циркулі з ноніусним відліком 1/50 мм. Штангенциркулі мають одинарні або подвійні губки для наружних та внутрішніх вимірів. Точність штангенциркулів встановлена стандартом. 228

Розділ 6. Інструмент та підшипники кочення

Рис. 6.12. Загальний вигляд штангенциркуля а)

б) 4 5

3 6

2 1 Рис. 19.13. Вимірювальний інструмент

На рис. 6.13, а представлені косинці, (б) – кутомір із ноніу сом для виміру зовнішніх кутів від 0 до 180°, який складається з лінійки основи 1, основи 2, вузла мікропередачі 3, ноніуса 4, рухомої лінійки 5 і косинця рухомої лінійки 6. Мікрометри – універсальні вимірювальні інструменти з точ ним мікрометричним гвинтом і ціною розподілу 0,001 ... 0,1 мм. За призначенням мікрометри бувають: гладкі – для визна чення зовнішніх розмірів деталей; аркушеві з циферблатом – 229

«Товарознавство»

для виміру товщини аркушевих матеріалів; трубні — для вимі ру довжин, висот, глибин. Для виміру конусів і конічних вту лок застосовують калібри (пробки, втулки різьбових і шліцевих з’єднань і складних профілів), шаблони, що також використо вують для вимірів взаємного розташування, отворів, відстані між отворами, площинами. Нутроміри (штихмаси) – інструменти для виміру внутрішніх розмірів виробів і деталей. Вимірювання ними більш складне, ніж вимірювання мікрометрами, так як потрібно ре тельно встановити цей інструмент: строго перпендикулярно до осі отвору та по центру. Глибиноміри застосовують для вимірів глибини отворів, по рожнин, пазів, висоти уступів. Ціна ділення, як правило, 0,01 мм, межі виміру 0...100 мм. Розрізняють індикаторні та штангенгли биноміри. Штангенглибиномір предсталяє собою по суті той же самий штангенциркуль, але вимір здійснюється не від нерухомої губки, а безпосередньо від кінця вимірювального стрижня. Для вимірювання лінійних розмірів використовують також вимірювальні прилади та пристрої, основним елементом яких є індикатори різного роду. Вони дозволяють визначити відхи лення від певного номінального розміру. Широко розповсюд жено використання індикаторів при визначенні внутрішніх діа метрів. Основними частинами таких приладів є індикатор та державка з вимірювальною та передаточною частинами. Перед вимірюванням необхідно встановити вимірювальні наконечни ки на певне номінальне значення і привести шкалу індикатора в нульове положення. Для швидкого вимірювання площинності також існує низ ка вимірювальних приладів. В більшості випадків вони склада ються із контрольної лінійки та повзунка з індикатором. Повзу нок пересувають по плоскій грані лінійки; при цьому індикатор своїм вимірювальним штифтом торкається поверхні, яку вимі рюють. Відхилення від площинності вимірюють безпосередньо по індикатору. Для особливо точних вимірювань використовують оптико$ механічні прилади, робота яких заснована на комбінації про 230

Розділ 6. Інструмент та підшипники кочення

стих підоймових передач і оптичних систем з використанням штучних джерел світла або денного світла, дзеркал, лінз та ін. Такі прилади значно точніші чисто механічних приладів. Цей принцип використовується в таких приладах як оптотести, оптиметри, мікролюкси, ультраоптиметри. В приладах для фотоелектричного вимірювання використо вується фотоелемент, дія якого заснована на фотоелектрично му ефекті, який полягає в тому, що деякі речовини при бомбар дуванні їх фотонами (світловими квантами) виділяють електрони. Інтенсивність цього виділення залежить від енергії світла та характеристики електронної лампи. Прилади з фото елементами досить часто використовують для безконтактних вимірювань деталей. Ними можна, зокрема, вимірювати і розм іри рухомих деталей. Фотоелектричні пристрої частіше всього використовують у контрольновимірювальних пристроях. 6.4.2. Безшкальний вимірювальний інструмент При контролі взаємозамінних деталей немає необхідності знати точний розмір виробу, достатньо встановити, що розмі ри виробу знаходяться в межах встановлених допусків. Відповідність розмірів виробу встановленим допускам пере віряється граничними калібрами. Існують два види граничних калібрів: а) для виміру отворів (пробки циліндрічні, плоскі кал ібри, штихмаси), б) для виміру валів (скоби двосторонні або односторонні). Граничні калібри мають прохідну і непрохідну сторони. Прохідна сторона повинна находити на вал або входити в отвір без зусилля, лише під дією власної ваги калібра або під дією ваги, встановленої стандартом. Непрохідна сторона не повин на находити на вал або не повинна входити в отвір, в крайнь ому випадку вона може лише “закушувати” вал. Номінальний розмір калібра – це номінальний розмір виробу, тобто розмір, до якого віднесені допуски на виготовлення виробу. Номіналь@ ний розмір прохідної та непрохідної сторін калібра – це розмір, до якого відносяться допуски на виготовлення калібру і який визначається за стандартом. 231

«Товарознавство»

Плоскопаралельні концеві міри довжини – це закалені і відшліфовані стальні бруски перетином 9х30 мм для розмірів до 10,5 мм і 9х35 мм для розмірів більше 10,5мм. Протилежні вимірювальні поверхні цих брусків плоскі та паралельні та об роблені настільки точно, що якщо прикласти дві плитки ретель но очищеними вимірювальними поверхнями один до одного, то вони міцно злипаються (“притираються”). Плоскопаралельні концеві міри знаходять широке застосування особливо в спо лученні з різними допоміжними пристроями. Ними можна кон тролювати вимірювальні інструменти різних типів, розміри внутрішніх та зовнішніх діаметрів, лінійні розміри та ін. При вимірюванні площинності визначають, наскільки відхи ляється поверхня обробленої деталі від ідеальної площини. Ос новним засобом для вимірювань цього роду є перевірочні пли ти, перевірочні лінійки з широкою робочою поверхнею та кутові лінійки, перевірочна площина яких використовується для безпо середнього порівняння з поверхнею виробу, яку необхідно пе ревірити, або є базою для вимірювання іншими засобами. Для контролю площинності шляхом спостереження “на просвіт” використовують лекальні лінійки. Площинність та нахил двох поверхонь контролюють кутови ми лінійками. Це тригранні бруски, одна грань яких оброблена грубо, а дві інші грані, що утворюють двогранний кут певного розміру, є перевірочними. Стандартні кутові лінійки мають кут при вершині 45, 50, 55 та 60°. Площинність та прямий кут взає мно перпендикулярних поверхонь контролюються косинцями. Вертикальність та горизонтальність поверхні зазвичай ви мірюють схилом або рівнем. Принцип роботи цих інструментів базується на вимірюванні напрямку прискорення сили тяжін ня. При вимірюванні схилом або рівнем необхідно, щоб вимі рювані деталі та засоби вимірювання знаходились у спокої. При вимірюванні кутів у виробничій практиці зазвичай використовують універсальний кутомір з довжиною вимірю вальної лінійки 200 або 300 мм. Точний відлік вимірюваних кутів здійснюється оптичним кутоміром. Ці кутомірні інстру менти дають показання безпосередньо в кутових одиницях. 232

Розділ 6. Інструмент та підшипники кочення

Для контролю різьби використовують різьбові калібри. Кон тролювати різьбу можно шляхом вимірювання її окремих еле ментів, наприклад, середнього, зовнішнього та внутрішньо діа метрів різьби, кроку та кута профілю.

6.5. Правила постачання, приймання і зберігання інструмента Перевозити інструмент необхідно в закритому транспорті або контейнерах, запобігаючи ударам, псуванню, забрудненню і зволоженню. Як правило, інструмент поступає упакованим у картонні ко робки, дерев’яні нерозбірні ящики й іншу тару. Для запобігання корозії і захисту від вологи застосовують пергамент і спеціальний вологонепроникний папір. Інструмент упаковують так, щоб вик лючалася можливість переміщення його при транспортуванні. На базах і складах інструмент зберігають відповідно до вимог ДСТУ, інструкцій, правил техніки безпеки, промсанітарії і протипожежних заходів у закритих, сухих і провітрюваних приміщеннях. Як і інші металеві вироби, інструмент не можна зберігати в приміщеннях із різкими коливаннями температури і вологості, тому що при цьому може відбутися зволоження і, як наслідок, прискорення корозії. Складування інструмента повинно забезпечити раціональне використання площ, схо ронність якості, можливість безперешкодного навантаження будьякої партії інструмента, простоту обліку й інвентаризації, безпеку роботи і постійне відновлення запасів. Застосовують переважно штабельне і стелажне збереження.

6.6. Підшипники Підшипники – частини опор осей і валів, що сприймають радіальні, осьові і радіальноосьові навантаження і допускають їх обертання. Підшипники є поширеною деталлю машин, ме ханізмів, приладів та інших пристроїв. 233

«Товарознавство»

За принципом роботи розрізняють підшипники ковзання, у яких опорна поверхня осі або вала сковзає по робочій поверхні підшипника, і підшипники кочення, у яких між поверхнею обер тової деталі і поверхнею опори розташовані кульки або ролики. 6.6.1. Підшипники ковзання Розрізняють два основних типи підшипників ковзання: не@ роз’ємні (глухі) – у найпростіших конструкціях виливають як одне ціле зі станиною тихохідної машини, що працює з вели кими перервами, і роз’ємні. Роз’ємні підшипники складаються із корпуса, двох вкладишів, кришки і стяжних болтів. Підшипники ковзання використовують у тих випадках, коли вони мають незаперечну перевагу в порівнянні з підшипника ми кочення: для дуже швидкохідних валів, у режимі роботи яких довговічність роботи підшипників кочення мала; для осей і валів, що вимагають дуже точної установки; для валів дуже ве ликого діаметра, для яких не виготовляють стандартних підшип ників кочення; коли підшипники за умовами складання повинні бути рознімними (наприклад, для колінчатого вала); коли в зв’яз ку зі сприйняттям підшипником ударних і вібраційних наванта жень використовують демпфіруючу дію масляного шару підшип ника ковзання; при роботі підшипників у воді, агресивному середовищі, коли підшипники кочення непрацездатні. Підшип ники ковзання працюють в умовах рідинного, сухого і змішано го тертя. Застосування підшипників ковзання дуже обмежене, їх виготовляють підприємства машино і приладобудування для комплектації продукції, що випускається. 6.6.2. Підшипники кочення Підшипники кочення випускаються спеціалізованими підприємствами підшипниковими заводами. Вони характери зуються тим, що на їх робочих поверхнях має місце тертя ко чення. В порівнянні з підшипниками ковзання вони мають ту перевагу, що працюють з меншими втратами на тертя, які май же не змінюються при зміні навантаження або швидкості. Вони 234

Розділ 6. Інструмент та підшипники кочення

менш чутливі до нагрівання, вимагають меншої витрати змащен ня, не потребують особливої уваги та догляду. Крім того, їх конструкція простіша, ніж конструкція підшипників ковзання. Підшипники кочення (рис.6.14.) зазвичай складаються із двох кілець: внутрішнього 5, призначеного для насадки на вал, і зовнішнього 1, закріпленого в корпусі підшипника, тіл кочен ня кульок або роликів 2, що перекочуються по бігових доріж ках кілець на деякій відстані один від одного, і сепаратора 4 – деталі, що розділяє тіла кочення. Тіла кочення виготовляють із спеціальної хромистої та хро монікелевої сталі високої твердості та в’язкості, загартовують, шліфують та полірують.

Рис. 6.14. Конструкція підшипників кочення

Підшипники кочення застосовують у різних галузях про мисловості, особливо в машино і приладобудуванні. 6.6.3. Класификація підшипників кочення Підшипники кочення мають різні конструктивні різновиди, що визначають їх класифікацію: ™ за напрямком дії сприйманого навантаження – радіальні, що сприймають навантаження, що діє перпендикулярно осі обертання підшипника; упорні, розраховані на наван таження, що діє уздовж осі обертання підшипника; раді 235

«Товарознавство»

альноупорні – під комбіноване навантаження, що одно часно діє на підшипник у радіальному й осьовому на прямках, причому переважним може бути як осьове, так і радіальне навантаження; упорнорадіальні – в основно му під осьове навантаження; конусні. ™ за формою тіл кочення – кулькові і роликові. Роликопід шипникі залежно від форми роликів розділяють на на ступні групи: із короткими циліндричними роликами; із довгими циліндричними роликами; із витими роликами; із голчастими роликами; із конічними роликами; із сфе ричними роликами; ™ за числом рядів тіл кочення – одно, двох, чотирьох і багаторядні; ™ за основними конструктивними ознаками – такі, що само установлюються, і такі, що не самоустановлюються; із ци ліндричним або конусним отвором внутрішнього кільця; одинарні або подвійні; здвоєні, зтроєні і т.ін. Вибір типа підшипника залежить від його призначення та умов роботи. Для малих навантажень використовують зазвичай кулькові підшипники. При більш значних навантаженнях та діаметрах (d>100 мм) застосовують роликові підшипники. Конічні роликопідшипники, що мають більшу ванта жопід’ємність та зручно регулюються, використовують при складних навантаженнях, особливо у автомобілебудуванні. Якщо вал повинен допускати осьові переміщення, що обмежені певними розмірами, слід використовувати однорядні роликоп ідшипники. Голчасті підшипники із внутрішнім кільцем або без нього, для яких характерний невеликий зовнішній діаметр, зна ходять застосування при обмежених габаритах опори. Кулькові підшипники менш вимогливі до змащування, ніж роликопід шипники, тому їм слід віддавати перевагу в умовах експлуа тації, що не потребують частого змащування або огляду. Там, де необхідне часте розбирання, більш зручними є підшипники відкритих типів (однорядні роликопідшипники, конічні роли копідшипники, магнетні кулькові підшипники). 236

Розділ 6. Інструмент та підшипники кочення

6.6.4. Умовні позначення і маркірування підшипників Умовне позначення підшипника складається із основного цифрового та додаткового (літерного та цифрового). Перша та друга цифри, рахуючи справа наліво, показують внутрішній діаметр підшипника, третя та сьома визначають розмірну серію, четверта – тип (0 – радіальний кульковий, 1 – радіальний кульковий сферичний, 2 – радіальний з короткими циліндричними роликами, 3 – радіальний роликовий сферич ний, 4 – радіальний роликовий з довгими циліндричними ро ликами або голчастий, 5 – радіальний роликовий з витими роликами, 6 – радіальноупорний кульковий, 7 – роликовий конічний, 8 – упорний кульковий, 9 – упорний роликовий). П’ята та шоста цифри показують конструктивні особливості підшипника. Знаки додаткових позначень, що знаходяться зліва від основного, характеризують клас точності підшипника (табл. 6.4.). Наприклад, підшипник А 46207 має внутрішній діаметр 35 мм (07 х 5), серія легка (цифра 2), радіальноупорний кульковий (цифра 6), кут контакту E=26° (цифра 4), клас точності особли во високий (А). Підшипник В 8106 має внутрішній діаметр 30 мм (06 х 5), серія надлегка (цифра 1), упорний підшипник (цифра 8), клас точності високий (В). Знаки, що знаходяться справа, показують спеціальний ма теріал деталей підшипника, вимоги по шуму, змащуванню (зак риті підшипники), термообробці або конструктивні відмінності (табл. 6.4.). Наприклад, 46207 Е – підшипник із текстоліту. Таблиця 6.4.         ;

+      $  $  ; &

 ; & !$  #      & N X 

N1, N2,

. . XI, @2,

. . 1, 2,

. .

>      "  ! .$    , J  ' H,    ; 

     

237

«Товарознавство»

Продовження таблиці 6.4         ;

 ; &

F = D   o

+      $  $  ; &

1, 2,

. .

C

C1, C2,

j

j1, j2,

. . %1, %2,

. .

p +1

238

F1, F2,

. . =1, =2,

. . D1, D2,

. . 1, 2,

. . 1, 2,

. . o1, o2,

. .



%

/      $  $  ; &

>    

!$  #      &

 0, 6 5, 4 2 1,2. ..9,0

+    . : -;    -!  -

-K H$   %   "    "  ! .$    ,   ,  !

"    ,     &  $ & "   ; &     "  :   . "  .   &   "   . .   $  "

!!  & (   &,  K &,  K &) +    $  "     %     & "    !!

   j@    (  ., !  .)  "   $    &    . K A=-122-7   &  ;  :   .,   . .,    . ., ; ., ; . k # , J K  . &     &

Розділ 6. Інструмент та підшипники кочення

Умовне позначення підшипника дає повне уявлення про його габарити, точність виготовлення, конструкцію і т. ін. За умовним позначенням можна визначити основний режим ро боти, якому підшипник відповідає. У нерозґємних підшипників таврування основного умовно го позначення нанесено на торець внутрішнього кільця, у підшипника з невзаємозамінними деталями і розбірних – на торці всіх кілець у тому числі і на торець сепаратора, якщо він не знаходиться в комплекті з одним із кілець. 6.6.5. Правила постачання, приймання і зберігання підшипників Підшипники з зовнішнім діаметром до 300 мм, масою до 8 кг, класів точності 6, 5, 4 і 2, класу точності 0, спеціального призна чення або призначені для ремонтних цілей упаковують у короб ки, які повинні мати наступні написи: найменування або товар ний знак підприємствавиробника; умовне позначення, кількість і дату упакування підшипника, позначення стандарту. Підшипники масою понад 8 кг або діаметром понад 300 мм укладають у ящики без коробок. Ящики для упакування підшипників вистилають бітумізованим папером, полімерною плівкою або іншими матеріалами, що гарантують схоронність підшипників при транспортуванні. Транспортують підшипни ки на заводи масового споживання зазвичай в залізничних, автомобільних і річкових контейнерах не упаковуючи в ящи ки. У кожний ящик або контейнер вкладають супровідний до кумент, що включає найменування або товарний знак підприє мствавиробника, умовне позначення, кількість, дату упакування і клас точності підшипників, позначення стандар ту. На ящиках указують найменування підшипника і його умов не позначення; позначення стандарту; кількість підшипник; масу брутто. Консервація повинна гарантувати захист підшипник від корозії на 12 місяців, а для підшипників, призначених для три валого зберігання,— на 24 місяці із дня випуску при дотриманні правил зберігання. 239

«Товарознавство»

Склади для зберігання підшипників повинні бути сухими (із відносною вологістю повітря не більше 60%). Коливання темпе ратури на складі в різні періоди року 8...30°С. Склади для збері гання підшипників обладнують спеціальними стелажами відкри того типу, полки яких доцільно покрити захисним шаром. Зберігання і консервація приладових кулькових підшип$ ників. При консервації підшипники розміщають в пластмасо вих пробірках із наступним заливанням маслом. Цей спосіб є досить складним у зв’язку з виготовленням пробірок і, крім того, розконсервація підшипників у споживача вимагає значних тру дових витрат. Тому часто використовується спосіб упакування підшипників у капсули з поліетиленової плівки з одночасним заповненням їх маслом. Період переконсервації визначається гарантійним терміном зберігання. Операцію переконсервації здійснюють на місцях у споживача на спеціально обладнаних ділянках. По закінченні гарантійного терміну зберігання про бірки і капсули розкривають, підшипники виймають і уклада ють у касети для промивання. Після сушіння сліди корозії на підшипниках протирають органічними розчинниками з дода ванням 6...8% нафтового масла. При виявленні слідів іржі після протирання приладові підшипники бракують. На транзитному неопалюваному складі підшипники мож на зберігати в ящиках не більше одного місяця. Ящики встанов люють на поверхні, що знаходяться на висоті не менше 0,2 м від грунту і на відстані не менше 0,75 м від зовнішньої стіни. Основне складське приміщення для зберігання підшипників повинно бути, закритим, сухим, опалювальним, вентильованим і захищеним від попадання прямих сонячних променів і шкідливих газів. Підлоги повинні бути цементними, плиткови ми, паркетними або дерев’яними, фарбованими і без щілин. Висота підлоги над основним грунтом – не менше 0,2 м. Стелажі розташовують на висоті не менше 0,2 м від підлоги і 0,75 м від зовнішньої стіни .Відстань від неекранованих джерел магніт них полів – не менше 2 м. Температура в приміщенні складу 10...30 °С. Добове коливання температури на складі під час опа лювального сезону не повинно перевищувати 5°С. При темпе 240

Розділ 6. Інструмент та підшипники кочення

ратурі нижче зазначеної межі можлива кристалізація мастила і порушення масляної плівки. Відносну вологість повітря конт ролюють два рази в добу. При надходженні підшипник на склад необхідно оглянути упаковку і скласти акт про її стан, вказавши умову перевезен ня. У холодний час підшипники, що надійшли, необхідно вит римати в приміщенні (13 доби) і тільки потім розкрити. Підшипники в ушкодженій або зволоженій тарі ізолюють від загального складу. Коробки встановлюють на полки і завішу ють полімерною плівкою від осідання на них пилу. Підшипни ки з порушенням упаковки підлягають переконсервації; при ви явленні іржі приладові підшипники бракують.

1. 2. 3. 4.

5. 6. 7. 8. 9.

Контрольні питання З яких матеріалів виготовляють інструмент і які вимоги до них пред’являються. Визначте види металорізального інструменту по групам верстатів. Визначте види та призначення ковальськопресового інструменту. Визначте і наведіть основні характеристики і умовне по значення інструментів для контролю розмірів і стану по верхні. Які умови зберігання і транспортування контрольнови мірювальних приладів і інструментів? Для чого використовують підшипники? На які групи діляться підшипники за їх призначенням? Наведіть класифікацію підшипників за різноманітними ознаками. Які умови маркірування, консервації і зберігання підшип ників?

241

Розділ 7 ЗАСОБИ ПРОМИСЛОВОЇ АВТОМАТИКИ 7.1. Основні поняття та визначення автоматики Автоматикою називається галузь науки і техніки, яка охоп лює теорію та принципи побудови автоматичних пристроїв і систем, що виконують свої функції без безпосередньої участі людини. Автоматизацією називається застосування методів та тех нічних засобів автоматики для перетворення неавтоматичних процесів в автоматичні. Автоматом називається самокеруюча виробнича машина, яка при здійснюванні технологічного процесу здійснює всі ро бочі та холості ходи циклу обробки, крім контролю та наладки. Напівавтоматом називається машина, яка працює з авто матичним виробничим циклом, повторення якого потребує втручання людини. Під комплексною автоматизацією слід розуміти таку авто матизацію, яка охоплює весь комплекс виробництва виробу (на приклад, автомобілю), коли всі стадії виробництва, починаючи з отримання вихідних матеріалів та напівфабрикатів і закінчу ючи складанням, автоматизовані. Задача автоматизації полягає не тільки у тому, щоб полег шити працю людини, але і забезпечити роботу виробництва з такою швидкістю, точністю, надійністю, економічністю, які лю дина забезпечити не може. Для автоматизації будьяких процесів використовують різні автоматичні системи. Залежно від функцій, які вони виконують, розрізняють системи контролю, управління, регулювання. Система автоматичного контролю (САК). Процес контролю зводиться до перевірки відповідності об’єкта встановленим тех нічним вимогам. При цьому суть контролю заключається у про веденні двох основних операцій: 242

Розділ 7. Засоби промислової автоматики

™ отримання інформації про фактичний стан деякого об’єкта, показники його властивостей (первинна інформація); ™ зіставлення первинної інформації із наперед встановле ними вимогами, тобто виявлення відповідності або не відповідності фактичних значень параметрів потрібним. Система автоматичного управління (САУ) – застосовуєть ся для автоматичного виконання операцій, які задаються зовн ішніми джерелами впливу (задавальними пристроями) на вході цієї схеми. Задавальним пристроєм може бути записана на магнітній стрічці або дискеті програма. В цієї системі управління будьяким процесом або групою процесів здійснюється без безпосередньої участі людини. В такій схемі людина може подавати лише первісний пусковий імпульс, але часто це виконує автоматичний пристрій. Система автоматичного регулювання (САР). САР призна чена для автоматичного підтримання з заданою точністю ста лості значень одної або декількох фізичних величин об’єкта регулювання, які характеризують виробничий процес. Крім того, САР може змінювати значення позначених величин за заданим законом. Систему автоматичного регулювання можна отримати, якщо об’єднати автоматичні системи контролю та управління. Вона представляє собою автоматичну систему з замкнутим ланцюгом впливів, в якій управляючі дії виконуються внаслі док порівняння дійсного значення управляючої величини із заданим значенням. Якщо значення цих величин не рівні, то на виході виникає сигнал від їх різниці, який впливає на сис тему з метою зменшення різниці до нуля. Величини, що вик ликають відхилення параметра від заданого значення та пору шення рівноваги, називають збурюючими впливами. Автоматизація повірки засобів обчислювальної техніки, які не мають електричного виходу (стрілочні прилади, електронні та цифрові прилади з виходом тільки на візуальні пристрої), не доз воляє автоматично знімати показання та вводити їх у ЕОМ. Тому для подібних приладів рівень автоматизації повірки, і отже, ефек тивність, нижче, хоча і перевершує ефективність ручної повірки. 243

«Товарознавство»

Будьяка автоматична система складається із окремих, зв’я заних між собою та виконуючих визначені функції, конструктив них елементів, які прийнято називати елементами автоматики. Елементи автоматики досить різноманітні за конструкцією, принципами дії, характеристиками, фізичною природою пере творюваних сигналів, задачами, які виконуються в пристроях автоматичного управління. Елементи мають вхід і вихід. На вхід потрапляє інформація, форма якої перетворюється в іншу, необхідну для подальшого руху. Вхідна величина позначається X, а вихідна Y. Вхідною величиною можуть бути миттєві значення фізичних величин (швидкості, прискорення, струму, напруги, температури, тощо). Вихідною величиною електричний сигнал, різний за розміром та характером. За здійснюваними функціями елементи автоматики поділя@ ються на датчики, підсилювачі, виконавчі пристрої, реле, обчис лювальні елементи, узгоджувальні та допоміжні елементи і т. ін. Датчики сприймають інформацію, що надходить на їх вхід, про управляєму величину об’єкта управління і перетворюють її в форму, зручну для подальшого використання. Більшість датчиків перетворює вхідний неелектричний сигнал Х в елект ричний Y. Залежно від виду вхідного неелектричного сигналу датчики поділяються на датчики механічних величин (пере міщення, швидкості, прискорення), теплових величин, оптич них величин та ін. Підсилювачі – це елементи автоматики, які здійснюють кількісне перетворювання: збільшення потужності вхідного сигналу (посилення). Іноді підсилювачі здійснюють поряд з кількісним перетворенням і якісне; наприклад, постійний струм в змінний, переміщення – в змінювання тиску. Залежно від виду енергії, отриманої від зовнішнього джерела, вони підрозд іляються на електричні, гідравлічні та комбіновані. Виконавчі пристрої – це елементи автоматики, які створю ють керуючий вплив на об’єкт управління. Вони змінюють по ложення або стан регулюючого органу таким чином, щоб керо ваний параметр відповідав заданому значенню. До виконавчих 244

Розділ 7. Засоби промислової автоматики

пристроїв, які створюють керуючий вплив у вигляді сили або обертаючого моменту, який змінює положення робочого орга ну, відносяться силові електромагніти, електромагнітні муфти, двигуни, реле. Реле – це елемент автоматики, у якого зміна вихідного сигналу Y проходить стрибком (дискретно) при досягненні вхідним сигналом Х визначеного значення, що називається рівнем спрацьовування. Потужність вхідного сигналу X, що викликає реакцію реле, значно менша за потужність, якою може керувати реле, тому реле можна вважати і підсилювальним, і виконавчим елементом. Обчислювальні елементи здійснюють у пристроях автома тичного управління математичні перетворення із сигналами, що надходять на їх вхід, з метою виконання заданого алгоритму роботи системи. В найпростішому випадку вони виконують алгебраїчне підсумовування, диференціювання, інтегрування, логічне складання, множення і т. ін. Найпростіші із них – це обчислювальні елементи аналогового типу, більш складні – мікропроцесор, спеціалізовані та універсальні ЕОМ. Узгоджувальні та допоміжні елементи включаються до при строю автоматичного управління для поліпшення його пара метрів, розширення функціональних можливостей основних елементів. Це – трансформатори, редуктори, індикаторні та реє струючі прилади, сигнальні та захисні пристрої, тощо.

7.2. Електричні апарати Для нормальної експлуатації електроустаткування необхідно мати спеціальні апарати і пристрої, за допомогою яких здійсню ються пуск і контроль за роботою електроустаткування, а також захист від перевантажень і аварійних режимів роботи. Електричні апарати підрозділяють на два види – апарати висо кої напруги й апарати низької напруги. Апарати першого виду пра цюють у мережах, номінальні напруги яких визначаються десятка ми і сотнями тисяч вольт. Апарати другого виду призначаються для використання в електричних мережах напругою до 1000 В. 245

«Товарознавство»

Апарати включення Ці апарати призначені для включення та відключення елек тричних ланцюгів за командою оператора. До них відносяться рубильники, кнопкові пускачі, пакетні вимикачі, штепсельні розйоми, мікроперемикачі і кулачкові перемикачі. Рубильники. Рубильники застосовуються в основному в якості роз’єднувачів для розмикання і замикання електрично го ланцюга вручну і лише рідко для включення і відключення різного технологічного устаткування. Застосовуються рубиль ники з боковим і центральним приводами на струм 60, 100, 200 А і напругу 220 і 380 В. Кнопкові пускачі. Кнопковий пускач представляє собою трьохполюсний вимикач, замикання контактів здійснюється шляхом натискання на кнопку "Пуск". Розмикання контактів відбувається при натисканні на кнопку "Стоп". Вони випуска ються в захищеному виконанні і розраховані на струм до 12,5 А і споживану потужність не більш 2,5 кВт. Пакетні вимикачі. Вони значно компактніші рубильників і монтуються з виводом на панель тільки рукоятки, що забезпе чує безпеку роботи обслуговуючого персоналу. Пакетні вимикачі в основному застосовуються для вклю чення і виключення електродвигунів і випускаються на струм 10 і 25 А при напрузі 220 В, в одно, двох і трьохполюсному виконаннях. Ці вимикачі можуть застосовуватися і при напрузі 380 В, але припустима величина струму для них знижується відпові дно до 6 і 15 А. При номінальних розмірах струму і напруги і коефіцієнті потужності 0,8 пакетні вимикачі витримують 20 000 переключень. Частота переключень не повинна перевищувати 300 разів на годину. Крім пакетних вимикачів широко застосовуються і пакетні пе$ ремикачі. У пакетному перемикачі тільки одне положення відпов ідає відключеному стану устаткування, а інші – включення. Пакетні вимикачі і перемикачі представляють собою ком пактні електричні апарати, призначені для досить складних переключень у декількох електричних ланцюгах і мають великі 246

Розділ 7. Засоби промислової автоматики

переваги в порівнянні з рубильниками. Вони мають малі габари ти, зручні в монтажі. Дуга гаситься в замкнутому об’ємі, без викиду полум’я і газів. Контактна система дозволяє управляти одночасно великою кількістю ланцюгів. Вимикачі мають висо ку вібро і ударостійкість. Умовне позначення пакетних вимикачів складається з трьох літер і груп цифр, що йдуть за літерами. Літери позначають вид апарата керування й особливості конструкції: М – металевий корпус, К – кулачковий. Перша група цифр позначає число полюсів, друга – номінальний струм при постійній напрузі 220В. Позначення ПВМ3100, наприклад, розшифровується в такий спосіб: пакетний вимикач, корпус металевий, робить роз микання трьох полюсів, номінальний струм при постійній на прузі 220 В – 100 А. Штепсельні розйоми.. Для підключення до мережі перенос них і пересувних електричних машин і електротеплових апа ратів застосовуються штепсельні розйоми, що виготовляються різного типу, виду і розміру. Розміри і товщина контактних штирів залежать від потуж ності і напруги струму. Штепсельні розйоми, що складаються із розетки і вилки, застосовуються в ланцюгах однофазного струму. Трьохконтактні розйоми використовуються для одно фазного струму, але при цьому 3й контакт з’єднаний з зазем люючим приводом. Контакти у штепсельному розйоми розташовані в глибині пластмасового корпуса, що охороняє від ураження електричним струмом. Мікровимикач – призначений для включення і відключен ня електродвигуна під впливом зусилля цієї машини або її де талей. Вони мають невеликі розміри, прості і надійні в експлу атації і тому широко застосовуються в різних машинах. Кулачковий перемикач – кулачкові перемикачі складають ся із корпуса, шпинделя і рукоятки. Усередині перемикача роз ташовані рухомі і нерухомі контакти. З правого і лівого боку корпуса розташовані клеми, до яких приєднуються проводи електромережі і машини. 247

«Товарознавство»

При повороті рукоятки на 90° рухомі контакти з’єднуються з нерухомими, створюючи різні варіанти замикання контактів.

Апарати контролю і управління Ці апарати здійснюють пуск, гальмування, реверсування та зміну швидкості обертання електричних машин, забезпечують виконання технологічних операцій в заданій послідовності. До апаратів контролю відносяться програмні пристрої, ма нометри, терморегулятори, реле часу. Ці апарати встановлюють ся в електроплитах, електрожарочних шафах, печах СВЧ і інших видах устаткування. Основними частинами апаратів контролю є чутливі елементи – датчики, що сприймають зміну режиму роботи апарата. Робочий елемент сприймає імпульс чутливого елемента і відповідно включає або відключає пуско вий пристрій даного устаткування. Електроконтактний манометр служить для контролю й ав томатичного підтримання тиску в пароводяних котлах. Він складається з корпуса, трьох стрілок із електроконтакта ми і шкали визначення тиску в корпусі котла. При охолоджуванні котла тиск в котлі буде зменшуватися і манометрична стрілка почне переміщатися в зворотному напрямку. При сполученні її зі стрілкою, установленою на позначці мінімального тиску, на грівачі котла автоматично включаються в роботу. Для контролю, включення і регулювання електричних теп лових апаратів (котлів, водонагрівачів, кип’ятильників і т. ін.) застосовується станція управління. Цей апарат встановлюється в металевий ящик і закріплюєть ся поруч на стіні. Станція управління забезпечує автоматичне регулювання роботи котла, підтримуючи заданий режим. Контролер – багатоступінчастий, багатоланцюговий апарат із ручним управлінням, призначений для зміни схеми головно го ланцюга двигуна або ланцюга збудження. Крім того, контро лери застосовують для зміни опорів, включених у ці ланцюги. Контролери за конструктивним виконанням поділяють на барабанні, кулачкові і плоскі. 248

Розділ 7. Засоби промислової автоматики

Барабанний контролер унаслідок малої зносостійкості кон тактів має обмежене число включень у годину (до 240). Тому він застосовується при рідких включеннях. Командоапарат – пристрій, призначений для переключен ня в ланцюгах керування силових електричних апаратів (кон такторів). Командоапарати можуть мати ручний привід (кноп ки, ключі управління, командоконтролери) або приводиться в дію контрольованим механізмом . Найпростішим командоапаратом є кнопка управління. Кнопка використовується для різних схем пуску, зупинки і реверса двигунів шляхом замикання і розмикання ланцюгів електромагнітів контакторів, що комутують головний ланцюг Шляхові і кінцеві вимикачі. Призначені для замикання кон тактів ланцюга з невеликим струмом залежно від положення робочого органа управляючої машини або апарата. При русі што ка униз під дією робочого органа машини фігурна пружина пе реводить рухомий контакт із верхнього положення в нижнє. У результаті одні контакти замикаються, а інші контакти розмика ються. Плавність замикання – розмикання контактів, а також достатнє зусилля притиснення контактів забезпечуються плос кою пружиною. Усі деталі розміщені в пластмасовому корпусі. Кінцеві вимикачі – частковий випадок шляхових, оскільки кінцеві вимикачі служать для комутації ланцюгів у крайніх по ложеннях робочого органа управління машини.

Апарати захисту Надмірні струми перевантаження і короткого замикання в основному виникають у ланцюзі, коли його опір виявляється набагато меншим від номінального опору. Причинами можуть бути ушкодження електроізоляції, перевантаження двигуна. Під дією цих величезних струмів за короткий час може виділити ся така кількість тепла, що перегріє проводку й електроустат кування вище критичної для ізоляції температури. Якщо не забезпечити своєчасного відключення електричного ланцюга, то відбудеться загоряння ізоляції проводів і електроустаткування. 249

«Товарознавство»

Для захисту електроустаткування від перевантажень засто совуються плавкі запобіжники, автоматичні вимикачі, теплові реле захисту. Плавкі запобіжники за своєю конструкцією підрозділяють ся на різьбові і трубчасті. Головною частиною плавких запобі жників є плавка вставка – металевий дріт або пластина мен шого перетину, ніж перетин проводів. При струмах короткого замикання, у п’ять і більше разів перевищуючих номінальний струм у ланцюзі, плавка вставка миттєво розплавляється. При цьому електричний ланцюг розривається і проходження стру му до струмоспоживачів припиняється. Автоматичний вимикач. Автоматичний вимикач служить для захисту електричних ланцюгів від струмів короткого замикання і струмів перевантаження. Він являє собою пластмасовий кор пус, усередині якого встановлені рухомі і нерухомі контакти, а також три електромагнітних і три теплових роз’єднувача. На кришці корпуса є дві кнопки: чорна – "Включено", червона – "Відключено". При короткому замиканні в ланцюзі спрацьову ють електромагнітні роз’єднувачі. При тривалих перевантажен нях у ланцюзі спрацьовують теплові роз’єднувачі. Принцип дії теплових реле захисту той же, що й в автома тичних вимикачів із тепловими роз’єднувачами. Контактори призначені для частих переключень силових ланцюгів і ланцюгів управління в мережах змінного і постійно го струму до 1000 В. Широко застосовують контактори змінно го струму серій КТ, КТПВ, КТП, постійного струму серій КП, КПВ і ін. Магнітні пускачі – вимикачі, що працюють під дією елект ромагніта, призначені для дистанційного управління трифазни ми асинхронними двигунами з короткозамкнутим ротором напругою до 660 В. Вони також захищають двигуни від пере вантажень і мінімальної напруги. Управління пускачами здійснюється кнопками. Випускають магнітні пускачі серій ПМЕ, ПАЕ, ПМА. Пускачі серії ПМЕ працюють на змінному струмі напругою 36...500 В. Позначення пускачів залежить від їх виконання: за 250

Розділ 7. Засоби промислової автоматики

хищене виконання ПМЕ 031, 032, 051, 052, 081, 082, 121, 122, 123, 124. 221, 222, 223, 224; пилобризконенроникнене вико нання ПМЕ – 061, 062, 091, 093, 094, 131, 132, 133, 231, 232, 233, 234; непарні позначення – без теплового реле, парні – із тепловим реле; останні цифри в позначенні – 1 і 2нереверсивні пускачі; 3 і 4реверсивні. Пускачі серії ПМЕ 200, а також ПМЕ 113 Т мають тропічне виконання. Аналогічні позначення застосовують для пускачів серії ПМА.

7.3. Постачання, упакування і зберігання пускової і регулюючої електроапаратури Пускорегулюючі апарати і електроустановочні вироби, упа ковані в коробки і ящики, поставляють у критих залізничних вагонах, у контейнерах, автомобілях. Вони повинні бути упако вані в картонні коробки з відділеннями для кожного виробу або коробки з гофрованого картону. Допускається упакування в па кети з паперу, але при цьому вироби (через один) попередньо загортають у папір, щоб вони не торкались один одного. За уз годженням постачальника зі споживачем допускається упакуван ня в ящики й в іншу тару, затверджену технічними умовами. Ящики повинні бути викладені усередині рубероїдом або пакувальним папером марки Б. Решітчасті ящики викладають усередині тільки рубероїдом. Кожну коробку або пакет з пускорегулюючими апаратами заклеюють паперовою стрічкою – етикеткою на якій вказують ся підприємствопостачальник, його місцезнаходження (або умовна адреса); номінальна напруга, В; номінальний струм, А або потужність, Вт. При необхідності на транспортну тару наносять попереджувальні знаки: "Обережно, крихке", "Обереж но – скло", "Боїться вологи" і т. ін. Кожна партія виробів повинна супроводжуватися сертифі катом якості. Пускорегулюючу апаратуру зберігають в упаковці поста чальника в закритих сухих приміщеннях із температурою по 251

«Товарознавство»

вітря не нижче 5°С, відносною вологістю не більше 70% і за відсутності в повітрі кислотних, лужних і інших домішок. Прийняті на склад вироби потрібно сформувати в пакети – на піддонах або в складській тарі. При цьому висота пакета повинна відповідати висоті полки стелажа. Апарати можуть зберігатися в заводській упаковці не більше шести місяців, а без заводської упаковки – не більше двох місяців.

7.4. Вимірювальні прилади 7.4.1. Загальні відомості про вимірювання Сучасна наука і техніка опираються на результати вимірів фізичних величин, що характеризують властивості об’єктів ма теріального світу. Фізична величина – це властивість, спільна в якісному відношенні для багатьох фізичних об’єктів (фізичних систем, їх станів і процесів, що проходять у них) але в кількісному відно шенні індивідуальна для кожного об’єкта. Вимірювання – це знаходження значення фізичної величини дослідним шляхом за допомогою спеціальних технічних засобів. Таким чином, результат вимірювання дає представлення про значення фізичної величини, тобто містить кількісну (ви мірювальну) інформацію про стан об’єкта або процесу. Результат вимірювання виражається через основне рівнян ня вимірювань Х=Ах,

(7.1)

де Х – вимірювана фізична величина; А – числове значен ня вимірюваної величини; х – одиниця виміру даної фізичної величини. Залежно від фізичної природи вимірюваних величин розрізня ють теплові, механічні, електричні, акустичні й інші вимірювання. Електричними називають вимірювання електричних і маг нітних величин, у тому числі параметрів електричних ланцюгів, а також різних неелектричних величин, попередньо перетворе них в електричні величини. 252

Розділ 7. Засоби промислової автоматики

Електричні вимірювання дуже різноманітні. Це пояснюється безліччю вимірюваних величин, характером їх зміни в часі, різни ми способами одержання результату виміру й інших чинників. Вимірювання за способом одержання результату діляться на прямі, непрямі, сукупні і спільні. Прямими називають вимірювання, при яких шукане значен ня величини знаходять безпосередньо з дослідних даних відпо відно до (7.1). До цього виду відносяться вимірювання різних фізичних величин за допомогою приладів, градуйованих в одиницях ви мірюваної величини, наприклад вимірювання сили електрично го струму амперметром, частоти змінного струму – частотоміром. Прямі вимірювання відрізняються швидкістю і зручністю виконання, у зв’язку з чим знайшли найбільш широке застосу вання на практиці. Непрямими називають вимірювання, при яких шукане зна чення величини знаходять на підставі відомої залежності між цим розміром і розмірами, що піддаються прямим вимірам. Цей вид вимірювань вимагає додаткових розрахунків і ви користовується тільки в тому випадку, коли проведення пря мих вимірювань із необхідною точністю неможливо. Сукупними називають проведені одночасно вимірювання декількох однойменних розмірів, при яких шукані значення розмірів знаходять рішенням системи рівнянь, одержуваних у результаті прямих вимірювань різних сполучень цих розмірів. На практиці сукупні вимірювання проводяться рідко. Спільними називають здійснені одночасно вимірювання двох або декількох неодноімених величин для знаходження залежності між ними. Спільні вимірювання проводяться по рівняно рідко, переважно в лабораторній практиці. Одиниця фізичної величини – це фізична величина, якій за визначенням задане числове значення, рівне одиниці. Наприклад, одиниця кількості електрики кулон (Кл) являє собою добуток одиниці сили електричного струмуампера (А) на одиницю часу – секунду (с) 253

«Товарознавство»

Вибір незалежних одиниць грунтується на можливості їх речовинного відтворення природним шляхом із високим сту пенем точності. Сукупність основних і похідних одиниць, що відносяться до деякої системи величин, називається системою одиниць фізичних величин. В даний час застосовується міжнародна система одиниць СІ (Система Інтернаціональна). Система одиниць СІ має сім ос новних і дві додаткові одиниці. У табл. 7.1. приведені основні, додаткові і деякі похідні одиниці, що знайшли найбільше застосу вання в практиці вимірювань. Допускається застосування позаси стемних одиниць – літр, тонна, година, калорія й ін. З 1 січня 1982 р. діє ДСТУ 8.41781 "ДСІ. Одиниці фізич них величин". Цей документ, спираючись на систему СІ, вста новлює одиниці фізичних величин з врахуванням уніфікації їх позначення і правил застосування в усьому світі. Таблиця 7.1. Основні та похідні одиниці системи СІ A      + 

A &   K &

'     $ :   +   ; $    %  ;     +      J .    %  .       ;       ; J  .  A!'H,     ! ; .  j         &      

:   ; $  $ :     .      (   ,   J) "  

254

 ; & .  ' .  m $ kq + s A A  K   rad  sr  2 3 / /2

m2 m3 m/s m/s2

F -1

Hz s-1

Розділ 7. Засоби промислової автоматики

Продовження таблиці 7.1 A      +  ; & A &    K & .  ' . s-1 : ! &      -1 "  

 "        / rad/s rad/s2    &       / 2 

@  ;      " -1 m-1  

#  H   &      c-1 s-1 "  

#  H  ! &     " -1 m-1  

     ;   ; F   $  ! ; . $/3 kq/m3    . !'H ! ; .   3/$ m3/kq  $     (  ; .  $-  $-2 kq-m2    ) 

    ($ .  ) m4   ; 4 J  # $ ( .,  

& .,  .)      # $    3 m3  

     $-  $?/ kq?m/s        (    $-  $?/2 kq?m/s2

 )     + , $ K H N

Якщо одиниця в ціле число раз більше системної або несис темної одиниці, то вона називається кратною, а якщо менше – частковою. Система СІ в порівнянні з іншими системами володіє низ кою переваг, із яких найбільш істотні: універсальність (охоплює всі області вимірювань), когерентність (усі похідні одиниці можуть бути отримані за допомогою рівнянь із числовими ко ефіцієнтами, рівними одиниці); можливість утворення кратних і часткових одиниць, висока точність відтворення одиниць і ін. 255

«Товарознавство»

7.4.2. Види та основні характеристики засобів вимірювань Засобами вимірювань називають технічні засоби, що вико ристовуються при вимірюваннях і мають нормовані метро логічні властивості. Розрізняють декілька видів засобів вимірювань: міра; вимі рювальний перетворювач; вимірювальний прилад; вимірюваль на установка; вимірювальна інформаційна система (ВІС), вимірювальний комплекс. Мірою називають засіб вимірювань, призначений для відтво рення фізичної величини заданого розміру. Розрізняють одно значні, багатозначні міри і набори мір. Однозначна міра відтворює фізичну величину одного роз міру, наприклад вимірювальна котушка опору. Багатозначна міра відтворює ряд однойменних розмірів різного розміру, на приклад конденсатор змінної ємності. Набір мір являє собою спеціально підібраний комплект мір, застосовуваних не тільки окремо, але й у різних сполученнях із метою відтворення ряду однойменних розмірів різної вели чини, наприклад магазин індуктивності. Вимірювальний перетворювач — засіб вимірювань, призна чений для вироблення сигналу вимірювальної інформації у формі, зручній для передачі, подальшого перетворення, оброб ки або збереження, але не доступній для безпосереднього сприйняття спостерігачем. В області електричних вимірювань найбільше поширення одержали масштабні перетворювачі, тобто такі, у яких значення вихідної величини в задане чис ло раз відрізняється від значення вхідної. До них відносяться вимірювальні трансформатори, дільники напруги, шунти, до даткові резистори, вимірювальні підсилювачі. Ці перетворю вачі дозволяють розширити межі вимірювання приладів, ство рити багатограничні засоби вимірювань, підвищити безпеку вимірювальних робіт. Вимірювальний прилад – засіб вимірювання, призначений для вироблення сигналу вимірювальної інформації у формі, доступній для безпосереднього сприйняття спостерігачем. 256

Розділ 7. Засоби промислової автоматики

Сполучення вимірювального приладу і вимірювальних пе ретворювачів, що мають самостійне застосування, часто нази вають вимірювальним пристроєм. Вимірювальна установка – сукупність функціонально об’єдна них засобів вимірювань (мір, вимірювальних перетворювачів, вимірювальних приладів) і допоміжних пристроїв, призначена для вироблення сигналу вимірювальної інформації у формі, зручній для безпосереднього сприйняття спостерігачем, і роз міщена в одному місці, наприклад установка для перевірки вимірювальних трансформаторів струму, установка для випро бування магнітних матеріалів та ін. Вимірювальна інформаційна система – сукупність засобів вимірювань (мір, вимірювальних перетворювачів, вимірюваль них приладів) і допоміжних пристроїв, з’єднаних між собою каналами зв’язку, призначена для вироблення сигналу вимірю вальної інформації у формі, зручній для автоматичної обробки, передачі і використання в автоматичних системах управління. Вимірювальні комплекси служать для одержання й обробки ви мірювальної інформації від складного об’єкта, необхідної для управ ління об’єктом. Вони дозволяють не тільки здійснити звичайні кон трольновимірювальні функції, але і вирішувати принципово нові завдання, пов’язані з діагностикою і прогнозуванням стана об’єкта досліджень, статистичною обробкою результатів експериментів. З цією метою сучасні засоби вимірювань усе ширше використовують у своїй структурі елементи обчислювальної техніки. Залежно від метрологічного призначення всі засоби вимі рювань діляться на еталонні, зразкові і робочі. Еталонні – засоби вимірювань (комплекс засобів вимірів), що забезпечують відтворення і збереження одиниць фізичних величин із метою передачі їх розміру зразковим і робочим за собам вимірювань. Зразкові засоби вимірювань призначені для передачі величи ни одиниць від еталонів до робочих засобів вимірювань, на приклад зразкова міра електричного опору, зразковий прилад для вимірювання температури та ін. До зразкових засобів вим ірювань відносяться зразкова речовина і стандартний зразок. 257

«Товарознавство»

Зразкова речовина – зразкова міра у вигляді речовини з визначеними властивостями, що відтворюються при дотри манні умов виготовлення, затверджених у специфікації на цю міру, наприклад чисті гази (водень, кисень), чисті метали (срібло, платина й ін.); неметали, з’єднання. Стандартний зразок – міра для відтворення одиниць розмірів, що характеризують властивості або склад речовин і матеріалів, наприклад стандартний зразок властивостей лего ваної сталі, феромагнітного матеріалу визначеної марки. Робочі засоби вимірювань призначені для вимірювань, не зв’язаних із передачею величини одиниць фізичних величин. У цій групі виділяють більш точні засоби вимірювань – лабо раторні і менш точні – технічні. Технічні засоби вимірювань служать для безпосередніх практичних вимірювань. Кожний вид засобів вимірювань може бути класифікований за низкою ознак. Для прикладу розглянемо класифікацію вим ірювальних приладів за такими ознаками: ™ за видом вихідного розміру: аналогові – вихідна вели чина яких (лінійне або кутове переміщення рухомої ча стини вимірювального механізму, тобто відлік ведеть ся за шкалою) є безперервною за часом функцією зміни вимірюваної величини; цифрові – вихідна величина яких – цифровий код – є дискретна функція вимірю ваної величини; ™ за елементною базою – електромеханічні; електронні; ™ за формою представлення інформації – показуючі, що допускають тільки відлік показань; реєструючі, у яких пе редбачена реєстрація показань. Крім того, показання мо жуть бути записані на діаграмі (самописні прилади) або друкуватися в процесі вимірювання в цифровій формі (друкуючі прилади ). ™ за методом вимірювального перетворення – прямої дії, у яких передбачено одне або декілька перетворень сигналу вимірюваної інформації в одному напрямку (без зворот ного зв’язку); прилади порівняння, призначені для безпо 258

Розділ 7. Засоби промислової автоматики

середнього порівняння вимірюваної величини із величи ною, значення якої відомо; ™ за вимірюваною величиною – засоби вимірювань темпера тури, тиску, витрати речовин, електричних величин та ін; ™ за призначенням – термометри, амперметри, вольтметри, частотоміри, омметри; ™ за принципом дії засобу вимірювання, тобто фізичним законом або явищем, використовуваним для одержання результату вимірювання. Цей принцип часто відбиваєть ся в найменуванні засобу вимірювання, наприклад термо метр рідинний, або манометр пружинний, або ватметр електродинамічний. Є й інші класифікаційні ознаки, наприклад габарити при ладів, відношення до вібрацій та ін. Важливою характеристикою засобів вимірювання є повірка – визначення погрішностей засобів вимірювань і встановлення їх придатності до застосування. Погрішність засобу вимірювання – це відхилення його пока зань від справжнього значення вимірюваної величини. Не відповідність показань справжнім значенням обумовлена недоско налістю засобів і методів вимірювань, впливом навколишнього середовища й інших причин. При перевірці порівнюють показан ня засобу вимірювання, зокрема вимірювального приладу, із по казаннями більш точного (зразкового) приладу. Показання зраз кового приладу вважають дійсним значенням вимірюваної величини, воно відрізняється від справжнього, тому що зразковим приладам також властиві деякі погрішності. Погрішності приладу характеризують точність його пока зань – чим вони менші, тим вище точність. Залежно від зна чень найбільших (граничних) допустимих погрішностей, ха рактерних для даного приладу, йому привласнюється визначений клас точності. Клас точності є основною характе ристикою якості вимірювального приладу і будьякого іншого засобу виміру. Знаючи клас точності засобу виміру, можна визначити його найбільші погрішності і внести відповідні виправлення в показання. 259

«Товарознавство»

Клас точності вказують у документації і на самому засобі вимірювання (на циферблаті, щитках або корпусі) у вигляді чисел або літер, причому ці умовні позначення залежать від того, яка погрішність була покладена в основу присвоєння да ному засобу класу точності. Справа в тому, що погрішності можуть бути описані різними математичними способами. За способом вираження розрізняють абсолютну, відносну і приве дену погрішність. Абсолютна погрішність (Ап) вимірювального приладу – це різниця між показанням приладу і справжнім (на практиці – дійсним) значенням вимірюваної величини. Вона виражається в одиницях вимірюваної величини або в діленнях шкали засо бу виміру. Якщо приладу привласнюють клас точності за зна ченням абсолютної погрішності, то він умовно позначається літерами, наприклад, К або М, іноді з додаванням цифр (К1, КП, К1П), причому дальша від початку алфавіту літера, але менша цифра означають більш високий клас точності. Іноді зустрічаються і такі позначення: Кл1, Кл2, Кл3 або просто 1, 2, 3, що означає 1,2 і 3й класи точності відповідно. У ряді випадків клас точності встановлюють за відносною погрішністю, що представляє собою відношення абсолютної погрішності приладу до справжнього значення вимірюваної величини. Тоді клас точності умовно позначають або дробом, або од ним числом, або літерою, наприклад 0,5; 0,02/0,01. Це залежить від того, яким чином визначають відносну погрішність прила ду. Крім класів точності важливими характеристиками при ладів, які вказують в паспорті та іншій документації, є діапазон вимірів, ціна ділення шкали, варіація, швидкодія та ін. Зразкові засоби вимірів за точністю поділяють на засоби 1, 2 і 3го розрядів і еталони. Еталони мають найвищу, досяжну при даному рівні техніки, точність і служать для відтворення одиниць розмірів.

260

Розділ 7. Засоби промислової автоматики

7.4.3. Методи вимірювань Сукупність фізичних явищ, на яких засновані вимірюван ня, утворює принцип вимірювань. Методом вимірювання нази вається сукупність прийомів використання принципів і засобів вимірювань. Особливості методу вимірювань пов’язані з прин ципом використання міри в процесі вимірювань. Вимірюван ня можуть виконуватися різними способами, що відносяться до двох основних методів вимірювань: методу безпосередньої оц інки і методу порівняння з мірою. Метод безпосередньої оцінки характеризується тим, що зна чення вимірюваної величини, визначають безпосередньо по відліковому пристрою вимірювального приладу прямої дії, на приклад вимір тиску манометром. Міра в даному випадку бере участь у процесі вимірювання побічно, як основа при попе редній градуіровці і перевірці приладу. Точність методу безпо середньої оцінки зазвичай невисока, але простота методу виз начила його широке застосування на практиці. Метод порівняння з мірою (метод порівняння) полягає в порівнянні вимірюваної величини із величиною, відтвореною мірою. Він відрізняється постійною участю міри в процесі вим ірювань, причому за показниками вимірювального приладу оцінюється лише частина вимірюваної величини. Точність методу порівняння зазвичай значно вище точності методу безпосередньої оцінки, але складність застосовуваної апаратури і самого вимірювального процесу обмежує його зас тосування. Розрізняють різновиди методів порівняння: диференціаль ний (різницевий) метод, нульовий, методи протиставлення, заміщення і збігів. 7.4.4. Прилади для вимірювання температури Температура характеризує тепловий стан речовини. Вона впливає на багато процесів, що відбуваються на виробництві, у лабораторіях і в природі. На відміну від інших параметрів, що характеризують стан речовини, температуру не можна виміря 261

«Товарознавство»

ти безпосередньо. Значення температури залежить від умовно прийнятих точок відліку й одиниць, нанесених на температур ну шкалу. Температурна шкала являє собою систему послідов них значень температури, зв’язаних лінійно зі значеннями ви мірюваної фізичної величини. Такою фізичною величиною може бути об’єм речовини, тиск, електричний опір або інший параметр, що залежить від температури. В даний час температуру визначають за Міжнародною прак тичною температурною шкалою (скорочено МПТШ68), вста новленою в 1968 р. Міжнародним комітетом мір і ваг. Вона містить у собі шкалу Цельсія і шкалу Кельвіна. За шкалою Цель сія, або стоградусною шкалою, температуру вимірюють у граду сах (°С). Ця шкала починається з точки танення льоду, прийнятої за 0 °С. За 100 °С прийнята точка кипіння води. Один градус – це сота частина даного інтервалу. За шкалою Кельвіна, або термо динамічною шкалою, температуру вимірюють у Кельвінах (ТК), починаючи від абсолютного нуля, рівного – 273,15°С. Одиниці температури за шкалою Цельсія і Кельвіна рівні між собою, тобто 1°С=1 К, тому якщо відома температура в С, то можна визначити температуру в Кельвинах (або навпаки) за співвідношенням: ТК=t+273,15. Шкалою Кельвіна практич но користуються, наприклад, у техніці низьких температур, коли негативні градуси стають позитивними Кельвінами. Так, температура рідкого кисню складає 183 °С, або 90 К; рідкого азоту 196 °С, або 77 К. Усі методи вимірювання температури можна розділити на дві великі групи – контактні і безконтактні. Залежно від мето ду прилади для вимірювання температури підрозділяють також на контактні (термометри) і безконтактні (пірометри).

Контактні термометри При вимірюванні температури вони безпосередньо контак тують з об’єктом. Вимірювання засноване на визначеній залеж ності від температури фізичної властивості об’єкта, а саме: теп лового розширення рідини, електричного опору. Термометри 262

Розділ 7. Засоби промислової автоматики

масового виробництва засновані саме на цих фізичних власти востях і за принципом дії їх класифікують на рідинні, маномет ричні, термоелектричні і термометри опору. Вибір того або іншо го термометра залежить від цілей вимірювання, об’єкта, діапазону вимірюваних температур, необхідної точності вимі рювань й інших чинників. Рідинні термометри засновані на зміні об’єму спеціальної термометричної рідини залежно від температури. Рідина зна ходиться в скляному резервуарі, з’єднаному з капіляром, із яким зв’язана температурна шкала. Унаслідок різниці теплового роз ширення рідини і скла при зміні температури змінюється ви сота стовпчика рідини, що знаходиться в капілярі. Оскільки скляний резервуар і капіляр безпосередньо впливають на по казання рідинних термометрів, їх називають за цією конструк тивною особливістю скляними. Залежно від виду термометрич ної рідини скляні термометри випускають ртутними і нертутними. Ртутні термометри мають діапазон вимірювань від 35 до 650 °С , нертутні — від 200 до 200 °С. Точність цих тер мометрів залежить від інтервалу вимірюваних температур і ціни ділення шкали. Наприклад, при ціні ділення шкали 1 °С для температур від 35 до 0 °С допускається максимальна погрішність ±1 °С, а для температур 300 ... 400 °С – ±4 °С. Рідинні термометри завдяки простоті конструкції й обігу, не високій вартості широко застосовують для технічних і лабора торних вимірювань. Термометри різного призначення мають окремі конструктивні особливості. Залежно від розташування шкали термометри бувають па@ личні,, у яких шкала нанесена безпосередньо на поверхню кап іляра у вигляді насічки по склу, і з вкладеною шкалою, нанесе ною на прямокутну пластинку за капіляром. Паличні прилади більш точні, але менш зручні для спостереження показань. За формою хвостової частини термометри поділяють на прямі і кутові, нижня частина яких вигнута під кутом 90°. Для фіксу вання досягнутих за визначений час максимальних значень температури служать максимальні термометри, а мінімальних 263

«Товарознавство»

значень – мінімальні. При вимірюванні максимальним термо метром меніск стовпчика рідини показує максимальну темпе ратуру, не спадаючи навіть після її зниження. Це досягається за допомогою вставленого в капіляр штифта або звуження по перечного перетину капіляра. Для нового вимірювання необх ідно легким струшуванням повернути стовпчик у вихідне по ложення. Таким термометром є, наприклад, медичний. У мінімальних термометрів (вони зазвичай спиртові) у капілярі знаходиться рухомий штифтпокажчик, що переміщається ра зом із спиртом при зниженні температури. Положення кінця штифта, найближчого до меніска спирту, указує мінімальну температуру. Щоб повернути штифт у вихідне положення, тер мометр перевертають. Для сигналізації і регулювання темпера тури в капіляр запаюють тонкий металевий дріт, при контакті з яким стовпчик ртуті замикає електричний ланцюг. Замикан ня і розмикання електричного ланцюга обумовлюють регулю вання нагріву і сигналізацію. Такі прилади називаються термо@ контакторами, вони можуть мати один, два або більше контактів постійних або змінних. Недолік рідинних термометрів – не можливість дистанційних вимірювань температури. Манометричні термометри передають показання темпера тури на відстань. Принцип їх дії такий же, як і рідинних, тобто зміна об’єму термометричної речовини залежить від темпера тури. При цьому змінюється тиск, що здійснює ця речовина на чутливий пружний елемент (пружину) 1 (рис. 7.1, а), зв’язаний із вказівною стрілкою або пером самописа. Шкала приладу гра дуйована безпосередньо в градусах Цельсія. Термометричною речовиною такого термометра може бути не тільки рідина, але і газ (азот) або конденсат. Речовина заповнює термосистему приладу, що складається із сталевого термобаллона 3, що зна ходиться при вимірі в середині середовища, і капіляра (стале вого або мідного) 2 (рис. 7.1., б), через який тиск цієї речовини передається на пружний елемент. Від заповнювача термосис теми залежить область вимірів температури, довжина сполуч ного капіляра, клас точності приладу. 264

Розділ 7. Засоби промислової автоматики

Рис.7.1. Манометричні термометри

Манометричні термометри порівнянно з рідинними мають ряд переваг: можливість одержання показань на визначеній відстані від місця вимірювання температури і їх автоматично го запису. Крім того, ці прилади більш міцні. Однак точність їх невелика. Більш точними є термометри, що містять термоперетворювачі, які перетворюють температуру, величину неелектричну, в елек тричну. Найбільш поширеними є термометри опору з термопе ретворювачем опору і термоелектричні термометри з термоелек тричним перетворювачем. Зміна електричних властивостей при зміні температури фіксується вторинними приладами, що про градуйовані або в одиницях електричної величини, або безпосе редньо в одиницях температури. Такі термометри, хоча і дорожчі рідинних і манометричних, зате мають вищу точність, ширший діапазон вимірювання, великі можливості автоматизації вимірю вання і регулювання температури, а також значно більшу відстань, на яку здійснюється передача показань. Вторинними приладами, що уловлюють зміни електричних розмірів, є потен ціометри, логометри, мости, мілівольтметри й ін. Термометри опору застосовуються для виміру температури різних середовищ у діапазоні 50...750°С. Принцип їх дії засно ваний на збільшенні електричного опору металу зі збільшенням температури (і навпаки), причому залежність електричного 265

«Товарознавство»

опору від температури для різних металів неоднакова. Промис ловість випускає термометри опору, у яких термочутливим елементом є спіраль 1 із тонкого платинового або мідного дро ту (рис. 7.2, а).

Рис. 7.2. Термометр опору

Температурний діапазон виміру платиновими. термометра ми –260...750 °С, мідними – 50...+180 °С. Для вимірювання елек тричного опору використовують вимірювальні мости і логомет ри. Термометри опору мають досить значну довжину термочутливого елемента 2 (30 ... 120 мм), тому вони вимірю ють середню температуру середовища. Термоелектричні термометри (термопари). Вимірюють температуру в обмеженому (точковому) об’ємі. У них широ кий діапазон вимірів –200...1600 °С. Принцип дії таких термо метрів заснований на явищі термоелектрики – електричний струм з’являється в провіднику через різницю температур на його кінцях або окремих ділянках, у результаті чого виникає певна різниця потенціалів, називана термоелектрорушійною силою (термое.р.с.). Вона вимірюється мілівольтметрами або потенціометрами. В одиночному провіднику ця сила надзви чайно мала, тому використовують замкнутий контур із двох різнорідних провідників (термоелектродів А і В), місця спаїв яких знаходяться при різній температурі (мал. 7.2., б). Чим більше різниця температур, тим вище значення термо е.р.с. Для виміру температури один спай поміщають у середовище , що вимірюється, інший знаходиться при постійній темпера 266

Розділ 7. Засоби промислової автоматики

турі (0 С або 20° С). Термоелектроди підбирають таким спо собом, щоб розвивалася досить висока термое. р.с., що реагує на зміну температури. Термоелектричні перетворювачі (термопари), так само як і термоперетворювачі опору, поступають споживачу попередньо проградуйованими, тобто з указаними значеннями термое. р. с. або опорів і відповідних їм значень температури. Градуіровка кожного приладу строго індивідуальна і вказується в паспорті.

Бесконтактні пірометри Принципова відмінність їх від контактних термометрів по лягає в тому, що первинний перетворювач пірометра знахо диться поза вимірюваним середовищем. Пірометри поділяють на оптичні (візуальні) і радіаційні. Вимір температури оптичним пірометром заснований на збільшенні яскравості тіла з підвищенням температури. При цьому яскравість світіння нагрітого тіла порівнюється з яскра вістю нитки контрольного випромінювача (електричної лампи накалювання), що регулюється реостатом. При вимірюванні температури спостерігач направляє об’єктив на об’єкт; в окулярі він бачить нитку лампи на тлі об’єкта і плавним регулювання реостата збільшує розжарення нитки до її уявного зникнення на фоні об’єкта. Такими приладами визначають температуру тільки об’єктів, що світяться, в інтервалі 800...4000 °С. Температуру тіл, що не світяться, визначають радіаційни ми пірометрами, дія яких заснована на залежності теплового випромінювання об’єкта від температури. Теплові промені кон центруються збиральною лінзою на робочих кінцях термобата реї, що складається з декількох термопар. За виникаючою тер мое. р. с. судять про температуру об’єкта. Такими пірометрами вимірюють температуру 400...2500 °С. Кожний із методів виміру температури специфічний і не володіє універсальністю. Вибір оптимального для даних умов методу визначається необхідною точністю і тривалістю вимірів, необхідністю автоматичної реєстрації і регулювання температури. 267

«Товарознавство»

7.4.5. Прилади для вимірювання тиску Тиск характеризується силою, що діє на поверхню тіла. Це важлива характеристика, що впливає як і температура, на бага то технологічних і інших процесів. В даний час застосовують декілька одиниць тиску. У Міжнародній системі одиниць (СІ) одиницею тиску є паскаль (Па), рівний тиску сили в 1 Н (нью тон) на площу 1 м2, де Н – сила, що надає масі 1 кг прискорен ня 1 м/с. Для високих тисків іноді використовують кгс/м2 і бар, який дорівнює 105 Н/м2; для низьких – міліметр ртутного або водяного стовпа (мм рт. ст. і мм вод. ст.). На практиці також часто використовують в якості одиниці тиску технічну атмос феру 1 ат – тиск в 1 кгс/см2. Розрізняють тиск атмосферний, надлишковий, вакууммет ричний, абсолютний. Так як гази стискаються і їх питома вага змінюється зі збільшенням висоти стовпа, вони непридатні для виміру тиску, тому для цієї мети використовуються рідини (які практично не стискаються), питома вага яких за звичайної тем ператури добре відома. Абсолютний тиск вимірюється від аб солютного нуля тиску. Так як прилади для вимірювання тиску зазвичай влаштовані так, що вимірюють тиск, починаючи від ат мосферного, то вони вказують результат вимірювання або в одиницях надлишкового тиску, якщо абсолютний тиск вище атмосферного, або в одиницях розрідження, якщо вимірюваний абсолютний тиск менше атмосферного. Якщо абсолютний тиск дуже малий, тобто розрідження велике (високий вакуум), то таке розрідження часто називають “практичним вакуумом”. Для точних вимірювань абсолютного тиску в діапазоні від абсолютного нуля до атмосферного тиску застосовують пере важно прилади з рідинним стовпом, зазвичай – ртутним. Якщо ці прилади мають шкалу ділення, починаючи від абсолютного нуля тиску, то вони низиваються вакууметрами; якщо цими приладами вимірюється абсолютний тиск в межах, що відпові дають коливанням атмосферного тиску, то ці прилади мають шкалу з діленнями лише від 600 до 800 мм. рт. ст. і називають ся барометрами; прилади для вимірювання надлишкового тис 268

Розділ 7. Засоби промислової автоматики

ку називаються манометрами; прилади для вимірювання до сить малих розріджень називаються тягомірами. Манометри для вимірювання надлишкового тиску розділя@ ють на рідинні і деформаційні. У рідинних манометрах тиск вимірюється за висотою стовпа рідини, що врівноважує цей тиск. Вони зазвичай виконуються у вигляді двох сполучених скляних посудин, залитих робочою рідиною (ртуттю, дистильованою водою, етиловим спиртом та ін.). Один кінець посудини з’єднується із середовищем, де вимі рюється тиск, другий – залишається відкритим. Під дією тиску вимірюваного середовища, рідина починає переміщатися з одно го коліна в інше доти, поки тиски середовища і стовпа рідини в коліні не зрівноважаться. Різниця рівнів, що відраховується по шкалі, пропорційна вимірюваному надлишковому тиску. На рис. 7.3 а показаний двохтрубний манометр, яким можна вимірювати атмосферний, надлишковий і вакуумметричний тиск. Його недоліком є велика погрішність при вимірі пульсуючих тисків. У цьому випадку використовується однотрубний мано@ метр (рис. 7.3, б), у якого одне коліно сполученої посудини має набагато більший діаметр у порівнянні з іншим. Широке коліно (чашка) з’єднується із вимірюваним середовищем, тиск якого пе реміщає рідину у вузьке коліно. При вимірюванні враховується тільки висота стовпа вузького коліна, тому що зміна рівня рідини в чашці настільки незначна, що нею можна зневажити.

Рис. 7.3. Види манометрів

269

«Товарознавство»

Для вимірювання невеликих надлишкових тисків засто совують однотрубні мікроманометри, із похилою трубкою (рис. 7.3. в). Зменшення кута нахилу трубки дозволяє підви щити точність відліку, тому що при цьому збільшується дов жина стовпа рідини. Окрему групу представляють рідинні манометри, у яких переміщення рідини в посудині передається чутливому елемен тупоплавцю, зв’язаному зі стрілкоюпокажчиком тиску. Пере ваги цих приладів – можливість реєстрації показань на діаграмі і їх дистанційна передача. В рідинних манометрах надлишковий тиск діє в одному плечі (коліні) манометра, в той час як інше залишається з’єдна ним з атмосферою; якщо ж плечі манометра приєднані до місць з двома різними тисками, то висота стовпа буде вказувати різницю (перепад) цих тисків; такий манометр називається диференційним або дифманометром. Показання цього маномет ра не залежать від абсолютних розмірів обох тисків. Умови правильності показань: прилад повинен витримувати наванта ження абсолютним тиском, не деформуючись, а різниця тисків повинна бути не більше діапазона шкали манометра. Кільцеві манометри. Кільцевий рідинний манометр скла дається із кільцевидної трубки, що має опору в центрі. Якщо тиски в обох плечах такого манометра не рівні, рідини пере міститься в напрямку, протилежному переміщенню рідини; кут повороту трубки є безпосередньою мірою різниці тисків. Це дає можливість застосовувати і непрозорі (металеві) трубки, у зв’язку з чим кільцеві манометри можуть застосовуватись і для виміру великих абсолютних тисків. Дзвонові манометри. Основною деталлю його є посудина, перевернута доверху дном та занурений у рідину, що знаходить ся в посудині. Простір під дзвоном з’єднаний трубкою із сере довищем, тиск якого вимірюється. Якщо тиски поза дзвоном і під ним однакові, то дзвін плаває на рідині і ступінь його зану рення можна відрахувати за шкалою. Це нульове положення дзвона. Якщо ж тиск під дзвоном вищий за тиск навколишнь 270

Розділ 7. Засоби промислової автоматики

ого середовища, то дзвін підніметься на висоту, яка і є безпосе редньою мірою підведеного надлишкового тиску. Більш широко у техніці застосовуються деформаційні ма$ нометри, принцип дії яких заснований на деформації пружно го чутливого елемента, що виникає під впливом вимірюваного тиску. Пружна деталь зв’язана з відліковим пристроєм, програ дуйованим безпосередньо в одиницях тиску. За видом пруж ного елемента розрізняють пружинні, мембранні і сильфонні манометри. У пружинних манометрах пружною деталлю є ме талева трубка овального перетину (пружина). Трубка вигнута по окружності і вільний кінець її закритий. Інший кінець труб ки (закріплений нерухомо) з’єднаний з вимірюваним надлиш ковим тиском. Під дією надлишкового тиску трубка дещо вип рямляється і переміщення її вільного кінця передається через передавальний механізм стрілці, що рухається по шкалі. У мем@ бранних манометрах пружною деталлю є плоска мембрана (кругла пружна пластина), на яку надлишковий тиск діє лише з одної сторони. Під дією тиску мембрана прогинається пропор ційно надлишковому тиску або різниці тисків перед пластиною та за нею і через передавальний механізм діє на стрілку. У силь@ фоних манометрах пружною деталлю є сильфон, що представ ляє собою тонкостінну гофровану трубку, у яку подається ви мірюваний тиск. Під його впливом сильфон розтягується в довжину і через передавальний механізм переміщає стрілку приладу. Мембранні і сильфонні манометри застосовують для вимірювання невеликих надлишкових тисків і розріджень зав дяки малій жорсткості пружного елемента. Причому при вико ристанні для вимірювання розрідження (вакууму) їх називають тягомірами, надлишкового тиску – напоромірами, а розріджен ня і надлишкового тиску – тягонапоромірами. Одна із важливих переваг деформаційних манометрів у порівнянні з рідинними – можливість автоматичного запису і дистанційної передачі показань. Це здійснюється перетворен ням деформації пружного елемента в електричний вихідний сигнал, що фіксується вторинними електровимірювальними приладами, проградуйованими в одиницях тиску (міліампер 271

«Товарознавство»

метрами, потенціометрами й ін.). Такі манометри називають деформаційними електричними. Найбільш поширені диферен ційнотрансформаторні, магнітомодуляційні і тензометричні перетворювачі. Електричні манометри. На практиці зустрічаються випадки, коли застосування деформаційних манометрів неможливе зав дяки відсутності або недосконалості технічних засобів. До та ких випадків відносяться, зокрема, вимірювання надвисокого тиску та глибокого вакууму, вимірювання тисків, що пульсують з високою частотою. У таких випадках застосовують електричні манометри, які представляють собою прилади, в яких зміна вимірюваного тиску перетворюється в зміну одного з електрич них параметрів (опору, ємності, частоти та ін). Принцип дії електричних манометрів опору заснований на зміні електричного опору провідника під дією зовнішнього над лишкового тиску. У якості матеріалу чутливого елемента мож на використовувати деякі напівпровідники, платину, манганін, константан та деякі інші матеріали. Конструктивно такий ма нометр виконаний у вигляді дротяного резистора, який розмі щений у товстостінному металевому корпусі зі штуцером для підведення вимірюваного тиску. Вивід контактів резистора здійснений крізь ізольовані від корпусу металеві стержні, які мають у зовнішній частині затискачі для приєднання перетво рювача до вторинного приладу – моста або потенціометра. П’єзоелектричні манометри використовують для вимірюван ня пульсуючих тисків. Їх дія заснована на використанні п’єзое фекту, тобто властивості деяких кристалічних речовин генеру вати на своїй поверхні електричні заряди під дією зовнішніх сил. Принцип дії ємнісних манометрів заснований на зміні ємності плоского конденсатора при зміні відстані між обкла динками, одна з яких нерухома, а інша виконана у вигляді ме талевої мембрани, яка знаходиться під дією вимірюваного тис ку (вакууму). Під час дії вимірюваного тиску металева мембрана вигинається, змінюючи відстань між обкладинками і ємність конденсатора, яку вимірює вторинний прилад. 272

Розділ 7. Засоби промислової автоматики

7.4.6. Прилади для вимірювання витрат і кількості речовини Витрата – це кількість речовини, що проходить через даний перетин в одиницю часу. Витрата можна вимірюватись або в одиницях об’єму (м/с, л/хв і т.дін) або в одиницях маси (мг/хв, г/с і т. ін.). Залежно від одиниць розрізняють об’ємну витрату і масову. Оскільки об’єм речовини, особливо газу, залежить від температури і тиску, об’ємні дані витрати приводять до одних і тих самих стандартних (нормальних) умов, що відповідають температурі 20°С і тиску 760 мм рт. ст. Точні вимірювання витрати сприяють скороченню непро дуктивних витрат. Витрати рідини, газу і пари вимірюють витратомірами, що показують миттєве значення об’єму або маси речовини, а також лічильниками (лічильниками кількості), що визначають сумар ну його кількість, що проходить за визначений час (година, доба і т. д.) через перетин потоку. В даний час є витратоміри, що мають інтегруюючі (підсумовуючі) пристрої, і лічильники з вит ратомірними приставками. В основу вимірювання витрати покладені різні фізичні яви ща, що спостерігаються в потоці рідини або газу: зміна тиску і швидкості потоку при зміні його перетину, різні швидкості поширення ультразвукових коливань у напрямку руху потоку і проти нього, виникнення електрорушійної сили при русі ріди ни у магнітному полі й ін. З усіх вимірювальних приладів витратоміри відрізняються найбільшою різноманітністю. Загальним для витратомірів є .на явність перетворювачів – пристроїв, що безпосередньо сприй мають вимірювану витрату. Перетворювач працює разом із приладом, який видає показання. Найменування витратоміра, частіше усього відбиває або принцип його дії (електромагніт ний витратомір), або вид перетворювача витрати (поршневий витратомір). Крім того, до назви входить і рід речовини, що ви мірюється, наприклад: витратомір води, витратомір нафти, лічильник газу і т. ін. 273

«Товарознавство»

Біля 80% усіх використовуваних витратомірів – це витра томіри змінного перепаду тиску із звужуючими пристроями. На практиці отримали розповсюдження чотири види звужуючих пристроїв, що мають круглий отвір: діафрагма, сопло, сопло Вентурі, труба Вентурі. При установці в трубопроводі центр отвору повинен співпадати з віссю потоку. Дія таких витратомірів заснована на тому, що статичний тиск у звуженому поперечному перетині менший, ніж тиск перед місцем звуження. Різницю тисків перед звуженою дільни цею й у місці звуження називають перепадом тиску, який тим більше, чим більше швидкість (витрата) речовини, що протікає. Розглянемо цей процес за допомогою рис. 7.4.

Рис 7.4. Витратоміри змінного перепаду тиску

При проходженні через отвір діафрагми потік звужуєть ся, у результаті чого збільшується його швидкість, а тиск падає. Спочатку тиск Р1 зменшується до Р 2; Р 1 – тиск у стінки труби до діафрагми; Р2 – у центрі потоку після діаф рагми. Їх різниця (Р1–Р2) характеризує перепад тиску на діафрагмі. Сильне вихроутворення викликає втрату тиску після діафрагми на розмір др. Якщо необхідно зменшити перепад тиску, наприклад, у випадку виміру великих витрат або забруднених матеріалів, 274

Розділ 7. Засоби промислової автоматики

використовують трубу Вентурі або сопло. Зменшення перепа ду пояснюється формою звужуючого пристрою. Різниця тисків (перепад) до звужуючого пристрою і після нього, за якою судять про витрату, вимірюється диференціаль@ ними манометрами (дифманометрами) – рідинними або з пружним чутливим елементом. Витратоміри змінного перепаду тиску застосовують для од нофазних середовищ і плавних ( непульсуючих) потоків. Ними вимірюють витрату чистих рідин, сухої перегрітої пари і сухих газів на трубопроводах діаметром більш 50 мм із визначеною довжиною прямої ділянки. На трубопроводах діаметром менше 50 мм для виміру малих витрат агресивних рідин і газів використовують вит ратоміри з первинними перетворювачами у вигляді рухомих пристроїв, поплавців. У результаті обтікання даного при строю потоком речовини вона переміщається, причому пе реміщення певним чином залежить від витрати. Такі вит ратоміри називають витратомірами обтікання. До них відносять ротаметри, поршневі витратоміки, поплавкові витратоміри, поплавковопружинні витратоміри і витрато міри з поворотною лопатю. Ротаметр складається з таких елементів як розширена до гори (за напрямком потоку) трубка і розміщений в ній попла вок. Витрата речовини характеризується висотою підйому по плавка від нульової оцінки. Залежність висоти підйому від витрати (градуіровочна характеристика) додається до паспор та ротаметра. Ротаметри можуть працювати тільки у вертикаль ному потоці. На горизонтальних ділянках трубопровода встановлю ють поршневі витратоміри, що мають поршень, який вер тикально переміщається в циліндричній втулці, і поплав к овопружинні, що мають з поплавець з пружиною, завдяки чому вони вимірюють значно більші граничні вит рати ніж ротаметри. Розглянуті витратоміри відносяться до об’ємних, тобто ви дають показання в одиницях об’єму, проте в окремих випадках 275

«Товарознавство»

необхідно знати витрату в одиницях маси, які характеризують її більш повно. Для таких вимірювань об’ємні витратоміри ма ють коректуючі пристрої або схеми перерахунку з врахуванням густини речовини. Крім того, використовують непрямі методи вимірювання масової витрати, засновані на її залежності від фізичних властивостей речовини. Витратоміри показують значення витрати в момент знят тя показання. Для визначення сумарного обсягу речовини, що пройшла через пункт замірювання за певний час, застосову ють лічильники або мірники певного обсягу, або інтегрують за цей час показання витратомірів. Найбільш розповсюджені лічильники кількості за принципом лії підрозділяють на швидкісні та об’ємні. Принцип дії швидкісних (тахометричних) лічильників зас нований на залежності об’ємної витрати речовини від швид кості потоку. У трубопровід поміщають перетворювач витрати, попереч ний перетин якого переміщається в ньому. Частіше усього зас тосовують перетворювачі у вигляді металевої або пластмасової вертушки з лопатями, що приводяться в обертання потоком рідини. Вісь вертушки за допомогою редуктора (передавально го механізму), що зменшує частоту обертання, зв’язана з рахун ковим пристроєм приладу. Сумарне число оборотів вертушки за відліковий проміжок часу буде пропорційно об’єму рідини, що протік по трубопроводу за той же час. За формою вертушки швидкісні лічильники розділяють на крильчаті , що мають вісь, розташовану перпендикуляр но напрямку потоку, і плоскі лопаті, спрямовані радіально до осі, і турбінні – з віссю, паралельною потокові, і лопатя ми, вигнутими по гвинтовій лінії. Крильчаті лічильники встановлюють у горизонтальних трубопроводах і застосову ють для виміру малих витрат, турбінні – в горизонтальних і похилих трубопроводах і вимірюють великі витрати. Різні типи лічильників, що випускаються промисловістю, мають свої конструктивні особливості. Швидкісні лічильники за стосовують виключно для виміру кількості води. Таке об 276

Розділ 7. Засоби промислової автоматики

меження зв’язане з залежністю їх показань від в’язкості вимірюваного середовища. Для вимірювання витрати рідин із різною в’язкістю, а також газів використовують об’ємні лічильники, принцип дії яких заснований на підсумовуванні об’ємів рідини і газу, витиснутих із вимірювальної камери приладу. Основні еле менти механізму таких лічильників – камера і робочий орган, що переміщається в ній, (поршень, диск, шестірні й ін.), що за кожний цикл свого переміщення витискає з ка мери визначений об’єм речовини. Сумарне число пере міщень фіксується рахунковим механізмом. Кількість ріди ни в широкому діапазоні в’язкості частіше усього вимірюється лічильниками з овальними шестірнями; кількість газу – лічильниками з лопатями у виді вісімки (ротаційними). Лічильники рідини з овальними шестірнями мають ви мірювальну камеру і дві овальні шестірні, що знаходяться між собою в безперервному зачепленні. Для виміру швид козастигаючих рідин із великою в’язкістю використовують лічильники із паровою сорочкою. Лічильники з овальни ми шестірнями встановлюють зазвичай в горизонтальних трубопроводах для виміру кількості найрізноманітніших рідин, особливо малов’язких (бензину, спирту й ін.). Для обліку кількості очищених пальних газів (природно го, доменного й ін.) використовують ротаційні лічильники табл. 7.2.). Такі лічильники установлюють на вертикальних ділянках трубопроводів із тиском газу не більш 1 кгс/см2 (0,1 МПа). Через низький робочий тиск їх застосовують в основному на газорегуляторних станціях міських газових господарств і невеликих котельних. Для визначення вели ких кількостей газу або конденсату при високих робочих тисках їх у трубопроводах використовують у більшості ви падків автоматичні інтегруюючі (підсумовуюючі) пристрої, що обробляють значення миттєвих витрат речовини.

277

«Товарознавство»

Таблиця 7.2. Технічні характеристики лічильників типу РГ   > :   , 3/$ . " .! " (  ! " 6 $/!)  $ ;  , 3/$,  ! " >   , ,  ! "  ;  : Qmiv ? Q<0,2 Qmiv 0,2 Qmiv ? Q? Qmax F!    , : '  "     , $

F-20

F-40 F- 100 F-250 F-400 F-600 F-1000

20

40

100

250

400

600

1000

2

4

10

25

40

60

100

24

48

120

300

480

720

1200

0,25

0,6

1,5

3,75

6,0

9,0

15,0

30

30

30

30

30

30

30

3 2,5

3 2,5

4 1,5

4 1,5

4 1,5

4 1,5

4 1,5

218 152 175 6

260 152 175 12

340 240 240 28,5

425 380 360 75

530 380 360 90

680 470 440 145

710 548 500 205

7.4.7. Електровимірювальні прилади Електровимірювальні прилади призначені для вимірюван ня електричних величин: струму, напруги, потужності, часто ти, опору та ін. Найбільш вживані електричні величини і їх одиниці: сила електричного струму – ампер (А); напруга – вольт (В); опір – ом (Ом); потужність – ват (Вт); частота – герц (Гц); кількість електрики – кулон (Кл); ємність – фарада (Ф). При вимірю ванні електричних величин використовують різні технічні за соби: міри, електровимірювальні прилади. Електровимірювальні прилади можна розділити на наступні групи: 1. Прилади магнітоелектричної системи з рухомою рамкою або з рухомим магнітом, заснованим на взаємодії дії магнітних полів постійного магніту і котушки, по якій проходить струм. 278

Розділ 7. Засоби промислової автоматики

2. Прилади електромагнітної системи, засновані на власти вості котушки втягувати сталевий сердечник, коли по ній про ходить електричний струм. 3. Прилади електродинамічної системи, принцип дії яких заснований на взаємодії магнітних полів двох котушок, по яких проходить струм. 4. Теплові електровимірювальні прилади, у яких використо вується властивість дроту подовжуватися при проходженні по ньому електричного струму. 5. Прилади термоелектричної системи, що представляють собою сукупність термопари з чутливим магнітоелектричним приладом. 6. Прилади вібраційної системи, засновані на принципі ме ханічного резонансу вібруючих тел. Існує ще декілька систем електровимірювальних приладів (ферродинамічна, індукційна, електростатична, біметалічна і т.д.). За умовними позначеннями можна визначити призна чення приладу, його систему, рід вимірюваної величини. За родом вимірюваної величини прилади поділяють на ампер@ метри, вольтметри, омметри, ваттметри й ін. Однак варто враху вати, що цей розподіл умовний, тому що деякі електричні вели чини можуть визначатися непрямим чином, наприклад електричний опір з даних амперметра і вольтметра. Крім того, є прилади, які дозволяють визначити декілька електричних розмірів. Найбільш масові з усіх електровимірювальних приладів – ампер метри і вольтметри. Амперметрами вимірюють силу електрично го струму, вольтметрами – напругу. Їх конструктивні схеми відрізняються лише внутрішнім опором, що в амперметрів пови нен бути можливо більш низьким, а у вольтметрів, навпаки, ви соким, щоб не вносити зміни в режим роботи ланцюга. Для виміру малих струмів, напруг і їх співвідношень, а та кож для точного установлення відсутності струму в ланцюзі використовують гальванометри, що відрізняються високою чут ливістю. Їх часто застосовують також у якості так званих нуль індикаторів. У тих випадках, коли необхідно усунути вплив коливань напруги джерела струму на показання приладу (на 279

«Товарознавство»

приклад, при електричних вимірах неелектричних величин), за стосовують логометри, показання яких пропорційні відношен ню електричних величин. За стійкістю до зовнішніх впливів усі засоби вимірів електрич них величин діляться на сім груп. Чим вище номер групи, тим при більш жорстких умовах може працювати прилад. Наприклад, при лади групи 1 можуть експлуатуватися, зберігатися і транспорту ватися при температурі 10…25° С, а групи 7 – 30...70° С.

Магнітоелектричні прилади Побудова приладу магнітоелектричної системи з рухомою котушкою показана на рис 7.5. Нерухома частина приладу скла дається з постійного підкововидного магніту, полюсних надста вок і сталевого циліндра, поміщеного між надставками. Повітря ний зазор між полюсними надставками і сталевим циліндром робиться невеликим. Магнітне поле в зазорі утворюється дуже сильним (магнітний опір ланцюга малий), спрямованим по ра діусах циліндра і практично рівномірним. Рухома частина приладу складається з легкої алюмінієвої рамки, на якій намотаний тонкий ізольований дріт. Рамка (ко тушка) укріплена на двох металевих півосях і може обертати ся. До передньої півосі прикріплена стрілка – покажчик. Один кінець стрілки переміщається уздовж шкали приладу, а інший має противаги для зрівноважування рухомої системи приладу. Дві спіральні пружини, прикріплені до півосей, призначені для протидії обертанню рамки, повернення стрілки у вихідне поло ження і підведення струму до обмотки рамки. Для установки стрілки на нуль є спеціальне пристосування, яке називається коректором. Його дія заснована на взаємодії магнітних полів постійного магніту і котушки, по якій проходить, електричний струм. В результаті такої взаємодії котушка повертається навко ло своєї осі і прагне зайняти таке положення, при якому через неї проходив би найбільший магнітний потік. Але обертанню рамки приладу протидіють спіральні пружи ни. Тому залежно від величини струму, що проходить через об 280

Розділ 7. Засоби промислової автоматики

Рис. 7.5. Побудова приладу магнітоелектричної системи з рухомою котуш@ кою: 1 – постійний магніт; 2 — полюсні надставки; 3 – сталевий циліндр; 4 – рамка приладу; 5 – стрілка@покажчік; 7 – спіральна пружина; 8 – коректор; 9 – гвинт коректора.

мотку рамки, вона повертається на певний визначений кут. Чим більший струм пройде через обмотку рамки, тим на більший кут вона повернеться, і на більший кут повернеться стрілкапокаж чик. Таким чином, за кутом відхилення стрілки можна судити про величину струму, що проходить по обмотці рамки. При обертанні алюмінієвої рамки в магнітному полі пост ійного магніту в ній виникає індукований струм. За правилом Ленца напрямок цього струму такий, що створюване ним маг нітне поле перешкоджає обертанню рамки. За рахунок цього відбувається швидке заспокоєння стрілки після відхилення. Такі механізми найбільш вигідно використовувати для ви міру малих струмів і напруг у мікроамперметрах, гальваномет рах, мілівольтметрах, логометрах. Для виміру великих струмів у вимірювальний ланцюг послідовно підключають шунт — до датковий провідник, що має невеликий опір. При цьому вели ка частина вимірюваного струму проходить через шунт, а мен ша через амперметр, що підключається паралельно шунту. Шунти можуть знаходитися як усередині приладу, так і поза ним. 281

«Товарознавство»

Основні переваги приладів магнітоелектричної системи: ™ висока точність; ™ висока чутливість; ™ мале споживання потужності; ™ рівномірність шкали; ™ мала залежність показань від впливу зовнішніх магніт них полів. До недоліків цих приладів варто віднести придатність їх для виміру тільки постійного струму, необхідність дотримання по лярності при включенні, чутливість до перевантажень (спіраль на пружина і тонкий дріт обмотки рамки при перевантаженні можуть згоріти) і відносну складність конструкції. Безпосередньо за допомогою амперметра магнітоелектрич ної системи можна вимірювати струми до 30 мА, а за допомо гою вольтметра – напруги в декілька десятків мілівольт.

Електромагнітні прилади Побудова приладу електромагнітної системи показана на рис. 7.6. Нерухому частину приладу складає котушка з ізольованого дроту. Рухома частина приладу складається зі сталевого сердеч ника (пелюстка), укріпленого на осі.

Рис. 7.6. Принцип побудови приладу електровимірювальної системи: 1 – котушка, 2 – затиски для включення, 3 – щілина в котушці, 4 – сталевий сердечник, 5 – вісь, 6 – стрілка@покажчик, 7 – камера заспокоювача, 8 – спіральна пружина, 9 – поршень заспокоювача

282

Розділ 7. Засоби промислової автоматики

Електромагнітні прилади частіше усього використовуються в якості амперметрів і вольтметрів. Обмотка котушки ампермет ра виготовляється з товстого дроту і має дуже невеликий опір. Амперметри електромагнітної системи дозволяють безпосеред ньо вимірювати струми до 200 – 300 А. Котушки вольтметрів електромагнітної системи намотані дуже тонким дротом і мають велике число витків. Завдяки ве ликому опорові електромагнітним вольтметром можна безпосе редньо (без додаткових опорів) вимірювати напруги до 600 А. Переваги приладів електромагнітної системи: ™ простота і надійність конструкції; ™ невисока вартість (електромагнітні прилади майже вдвічі дешевше магнітоелектричних); ™ висока стійкість до перевантажень; ™ придатність для вимірів у ланцюгах змінного і постійно го струмів; ™ малий вплив змін температури навколишнього середови ща на точність показань. Недоліки: ™ невисока точність; ™ мала чутливість; ™ залежність точності показань від зовнішніх магнітних полів; ™ нерівномірність шкали; ™ непридатність для виміру малих струмів і напруг; ™ залежність показань від частоти вимірюваного струму. Електродинамічні прилади Побудова приладу електродинамічної системи показана на рис. 7.7. Нерухомою частиною приладу є котушка з ізольованого товстого дроту. Число витків нерухомої котушки зазвичай не велике. Рухомою частиною приладу також є котушка, але на мотана тонким дротом з великим числом витків. Рухома ко тушка знаходиться на осі. На цій же осі укріплена стрілкапокажчик. Дві спіральні пружини створюють протидію обертанню рухомої котушки. 283

«Товарознавство»

Рис. 7.7. Прилад електродинамічної системи

Принцип дії приладів електродинамічної системи заснова ний на взаємодії магнітних полів, створюваних нерухомою і рухомою котушками. При розгляді взаємодії магнітного поля і провідника зі стру мом вказувалося, що рамка зі струмом прагне зайняти в магн ітному полі таке положення, щоб через неї проходив можливо більший магнітний потік. Це ж явище спостерігається в прила дах електродинамічної системи. Кут повороту рухомої котушки залежить від розміру струму, що проходить через прилад, і сили протидії спіральних пружин. Прилади електродинамічної системи частіше усього викори стовуються в якості амперметрів, вольтметрів і ваттметрів. У вольтметрі нерухома і рухома котушки з’єднуються послідовно. Послідовне з’єднання котушок застосовується також в ампермет рах, використовуваних для виміру малих струмів (до 0,5 А). В амперметрах, використовуваних для виміру великих струмів (більше 0,5А) нерухома і рухома котушки з’єднуються паралельно. Переваги електродинамічних приладів: ™ придатність для виміру постійного і змінного струмів ™ рівномірність шкали у ваттметрів; ™ відносно висока точність. Недоліки: ™ сильніше вплив зовнішніх магнітних полів на точність вимірів; ™ чутливість до перевантажень; : ™ висока вартість. 284

Розділ 7. Засоби промислової автоматики

Прилади індукційної системи Прилади індукційної системи в даний час служать для ви міру витрати електричної енергії в ланцюгах змінного струму. Дія індукційного лічильника заснована на взаємодії вихрових струмів з обертовим магнітним полем. Основними деталями індукційного лічильника є два електромагніти 1 і 2, рухомий алюмінієвий диск 5, редуктор 3, рахунковий механізм 4 і галь мівний магніт 6 (рис. 7.8.).

Рис. 7.8. Лічильник електричної енергії

Магнітна система електромагнітів 1 і 2 має повітряні зазори, причому котушка електромагніта 1 включається з навантаженням послідовно, а котушка електромагніта 1 – паралельно. При визна ченому розташуванні електромагнітів між їхніми полюсами ство рюється обертове магнітне поле, у якому вільно поміщається обер товий алюмінієвий диск. Обертове магнітне поле, пронизуючи алюмінієвий диск, індукує у ньому вихрові струми. У результаті взаємодії вихрових струмів з обертовим магнітним полем вини кає механічна сила, що приводить диск 5 в обертання. Певне число обертів відповідає одиниці електричної енергії (зазвичай 1 кВт/год). Це співвідношення називається передаточним числом і вказуєть ся на лічильнику, наприклад 1 кВт/год=1250 обертів. Індукційні 285

«Товарознавство»

механізми мають сильне власне магнітне поле і тому слабо чут ливі до зовнішніх полів, стійкі до струмових перевантажень, од нак придатні лише до змінного струму і, крім того, володіють відносно низькою точністю. На даний час все більш широке застосування знаходять більш точні електронні лічильники електричної енергії.

Прилади вібраційної системи Прилади вібраційної системи призначені для виміру часто ти змінного струму. Дія вібраційних приладів заснована на використанні явищ електромагнетизму і механічного резонан су. Кожна механічна система, здатна здійснювати коливальні рухи, має визначену частоту власних коливань, що обумов люється масою і пружністю системи. При резонансі, тобто при збігу частот власних коливань системи і коливань зовнішнього джерела, амплітуда коливань даної механічної системи різко збільшується. Ця властивість використовується у вимірюваль них приладах вібраційної системи. Вібраційний частотомір (рис. 7.8.) складається з електромаг ніта 1, сталевого якоря 2, укріпленого на бруску 5, і декількох вібраторів 3 із різною довжиною або масою. Кінці вібраторів відігнуті під прямим кутом і розміщені горизонтально в щілині на шкалі частотоміра. Брусок 5 кріпиться до пластинчастих пружин 4, що забезпечує деяку рухливість механічної системи.

Рис. 7.8. Побудова частотоміра вібраційної системи

286

Розділ 7. Засоби промислової автоматики

Якщо по обмотці електромагніта пропустити змінний струм, то якір 2 буде сильніше протягатися до полюсів у ті моменти, коли струм має найбільше значення, тобто два рази за період. Більшість частотомірів вібраційної системи призначене для вимірювання частот 4555 Гц. Однак зустрічаються частотом іри, розраховані для вимірювання більш високих частот до 15501650 Гц). Перевагою приладів вібраційної системи є незалежності показань від напруги мережі. Недоліки – залежність показань від механічних вібрацій, неможливість виміру високих частот і переривчастість шкали, унаслідок чого ускладнюються вимірю вання на проміжних частотах, коли одночасно коливається де кілька вібраторів.

Вимірювання окремих електричних величин Для вимірювання струму і напруги використовуються вим ірювальні прилади різних систем – амперметри і вольтметри. Прилади, призначені для виміру струму, одержали назву амперметрів. Амперметр включають у ланцюг таким чином, щоб через нього проходив весь струм, що вимірюється, тобто по слідовно. Для виміру постійного струму переважно використо вуються амперметри магнітоелектричної системи, а для виміру змінного струму частотою 50 Гц в основному використовують ся амперметри електромагнітної системи. Опір амперметра по винно бути дуже малим, щоб у ньому не відбувалося помітно го падіння напруги. Існують амперметри якими можна вимірювати і напругу, у цьому випадку на них є шкала, гра дуйована в мілівольтах і підключення здійснюється паралель но в мережу, з обов’язковим підключенням опору. Для вимірю вання малих значень струму, використовуються гальванометри, мікроамперметри, міліамперметри. Електровимірювальні прилади, призначені для виміру на пруги, називаються вольтметрами. Вольтметр включають пара лельно ділянці електричного ланцюга, на якій вимірюють напру гу. При цьому вольтметр повинен мати дуже великий опір порівняно з опором елемента ланцюга, на якому вимірюють 287

«Товарознавство»

напругу. Це необхідно для зменшення погрішності виміру і для того, щоб не було зміни режиму роботи ланцюга. Для виміру напруги в ланцюгах постійного струму застосовують магнітое лектричні вольтметри, а в ланцюгах змінного – електромагнітні й електродинамічні вольтметри. При вимірі малих перемінних напруг використовуються випрямні й електронні мілівольтмет ри, причому при підвищених частотах переважно електронні. У тих випадках, коли вольтметром потрібно вимірювати напругу, що перевищує межі шкали, то послідовно з вольтмет ром включають додатковий резистор Шунти і додаткові резистори можна вмонтовувати як усе редині приладу, так і підключати до його затисків на час вимірів, в останньому випадку на шкалі приладу вказують: "З окремим шунтом" або "З окремим додатковим резистором". Для вимірювання опору може бути використаний метод ам перметра і вольтметра. Опір можна визначити, розділивши по казання вольтметра, підключеного до випробуваного резисто ра, на показання амперметра, включеного послідовно з цим резистором, R=U/Iм.

а)

б)

Рис. 7.9. Схема включення амперметра і вольтметра при вимірюванні опорів

Для безпосереднього вимірювання опору служать прилади, які називаються омметрами і мегаомметрами, що можуть вклю чатися в схему послідовно або паралельно. Омметр представляє собою вимірювальний прилад магніто електричної системи з внутрішнім і додатковим резисторами. Послідовно з омметром включається вимірюваний опір. Омметр 288

Розділ 7. Засоби промислової автоматики

має самостійне джерело живлення у вигляді сухих елементів. Недоліком такого омметра є залежність його показань від на пруги джерела живлення. Для прикладу розглянемо омметр моделі М372 (рис. 7.10.). Призначений, за допомогою спеціального щупа і струбцини, для вимірювання опору заземленої про водки, установлення факту обриву її, а також для виявлення при ко роткочасному впливі змінної напру ги на устаткуванні. Омметр призна чений для роботи при температурі навколишнього повітря від 30°С до +40°С і відносній вологості до 90% при температурі 30° С. Прилади мо жуть виготовлятися в тропічному Рис. 7. 10. Загальний вигляд виконанні для роботи при темпера омметра моделі М372 турі навколишнього повітря від 10° С до 45° С і відносній вологості 98% при температурі 35° С. Прилади призначені для роботи в при міщеннях в умовах відсутності різких змін температури зовніш нього середовища, впливу сонячної радіації, дощу і пилу. При цьому заводське позначення приладу повинно бути М372 04.2. Одним із методів вимірювання опору й інших електрич них параметрів (індуктивностей, ємностей) є застосування моста постійного і змінного струму. Міст для виміру опору (мал. 7.11.) складається з трьох плечей із регульованими ре зисторами R1, R2, R3 (магазинів опорів), що разом із четвер тим вимірюваним резистором, Rх утворять замкнутий кон тур А, Г, Б, В. До. точок В і Г приєднується джерело живлення, а до точок А і Б – гальванометр Г. Регулюванням резисторів R1, R2 і R3 домагаються нульового відхилення стрілки гальва нометра. При вимірюваннях малих опорів велику погрішність вносять опори контактів і сполучних проводів. У таких випад ках використовуються більш складні схеми (подвійні мости). 289

«Товарознавство»

Рис. 7.11. Схема моста для вимірювання опору

Надійна робота будьякої електротехнічної установки у ве ликій мірі залежить від стану ізоляції як між проводами, так і між струмоведучими частинами і землею. Ця ізоляція відносно легко піддається старінню під дією вологи, високої температу ри і т.ін., тому опір ізоляції необхідно періодично вимірювати. Опори ізоляції мережі, що не знаходиться під робочою напру гою, вимірюють мегаомметром, один затиск якого приєднують до випробуваного проводу, а другий його затиск з’єднують із землею. Обертаючи рукоятку індуктора магаомметра, що пред ставляє маленький магнітоелектричний генератор, відраховують на шкалі приладу значення опору, що вимірюється. Для вимірювання потужності в ланцюзі постійного струму не потрібно спеціального приладу, тому що потужність Р=UI легко може бути підрахована за показниками вольтметра й амперметра. У ланцюзі змінного струму потужність залежить не тільки від напруги і струму, але і від зрушення фаз між ними: Р=UIсоsM. Тому для вимірювання потужності у цьому випадку необхідний спеціальний прилад – ваттметр електродинамічної або феродинамічної систем. Обертаючий момент в електроди намічного ваттметра пропорційний добутку напруги і струму. Феродинамічні ваттметри мають меншу точність і в ланцюгах 290

Розділ 7. Засоби промислової автоматики

постійного струму непридатні через вплив гістерезису.Для ви мірювання витрати електричної енергії змінного струму засто совують лічильники індукційної системи.

Логометри Логометрами (від грецького слова "логос" – відношення) на зиваються прилади, кут повороту вимірювальних механізмів яких залежить від відношення струмів. У більшості електровимірювальних приладів безпосереднь ого відліку відхилення рухливої частини залежить від струму, що проходить через прилад. При вимірюванні деякого електрич ного або неелектрического параметра Х (переміщення, тиск, кут повороту і т.д.) необхідно, щоб струм, що проходить через при лад , залежав від параметра. Однак струм пропорційний напрузі і показання приладу для виміру деякого параметра Х стають залежними від двох змінних – вимірюваного параметра і на пруги джерела струму. При відсутності прямої залежності Х і вимірюваним параметром залежність показання приладу від напруги виключає можливість градуювати його шкалу в одини цях Х (наприклад, в омах), тому що зміна напруги призведе до погрішностей при вимірюванні. Для усунення впливу змін на пруги на показання приладу в логометрах положення рівнова ги рухливої частини визначається відношенням струмів. Всі електровимірювальні прилади можна класифікувати на підгрупи: Підгрупа А. Прилади для вимірювання сили струму Підгрупа Б. Джерела живлення для вимірювання і вимірю вальних приладів Підгрупа В. Прилади для вимірювання напруги Підгрупа Г. Генератори вимірювальні Підгрупа Д. Аттенюатори і прилади для вимірювання ослаблень; Підгрупа Е. Прилади для вимірювання параметрів компо нентів і ланцюгів із зосередженими постійними Підгрупа И. Прилади для імпульсних вимірювань Підгрупа К. Комплексні вимірювальні установки 291

«Товарознавство»

Підгрупа Л. Прилади загального застосування для вимірю вання параметрів електронних ламп і напівпровідникових приладів Підгрупа М. Прилади для вимірювання потужності Підгрупа П. Прилади для вимірювання напруженості поля і радіоперешкод Підгрупа Р. Прилади для вимірювання параметрів елементів і трактів із розподіленими постійними Підгрупа С. Прилади для спостереження, вимірювання і дослідження форми сигналу і спектра Підгрупа У. Підсилювачі вимірювальні Підгрупа Ф. Прилади для виміру фазового зрушення і гру пового часу запізнювання Підгрупа X. Прилади для спостереження і дослідження ха рактеристик радіопристроїв Підгрупа Ч. Прилади для вимірювання частоти і часу Підгрупа Ш. Прилади для вимірювання електричних і маг нітних властивостей матеріалів Підгрупа Э. Вимірювальні пристрої коаксиальних і хвильо водних трактів Підгрупа Я. Блоки радіовимірювальних приладів. Для указання призначення електровимірювального прила ду в його позначення вписують умовне графічне позначення, встановлене стандартом, а також буквене позначення одиниці вимірювання або вимірюваних величин (табл. 7.3, 7.4.).

292

Розділ 7. Засоби промислової автоматики

Таблиця 7.3. .  &   O  > >  > >           A $ :  >   " & #, J   KH #  H  '  , J   KH D ;    -;  D ;   -;  D ;   - -;    . >   #     >  ! K H HK F  A $#

C   ; &

/ ; &  $  ; &

A V VA W var PA m m : M: Hz O  M

   . $     . $

 $     $     # $  !; ' & " $    !; ' & "    !; ' & "  ,   600  ! K    ;  0,5 >  K .  K$

 .    

 ! .  $K 3    ! K    &   &$H A!' !    &    K $  K$         H  /     "  $     3 % /     "  $     10 /  &  H  &    $    /

cosM Ah Wh Varh

C   ; &

0,5

293

«Товарознавство»

Таблиця 7.5 +    $  ; : +  K K

 ; K   K;K  K     

C   ; &

+      .    ; K   K;K  K

 ;  =  ;    K;   ($) %  $  :

  ; K   K;K  K !  ;    K;   ($)   ;  (!  ):   ; K   K;K  K !  ;    K;   ($)   ; :   ; K   K;K  K !  ;    K;  

294

> ! . 

% ;      K; > & 

  ( )

 ; 

C   ; &

Розділ 7. Засоби промислової автоматики

7.5. Умови постачання, зберігання та транспортування вимірювальних приладів Вимірювальні прилади при постачанні супроводжуються документацією, в якій вказуються наступні відомості: технічний опис та умови експлуатації, паспорт приладу, який містить його основні характеристики та гарантії виробника, комплектуваль ний лист, в якому перелічені основні деталі та проводи, що входять до комплекту поставки. Упакування, зберігання та транспортування повинні відпо відати стандартам на конкретні види вимірювальних приладів. Однак для всіх приладів є й спільні умови. Так, їх постачання здійснюється в упакуванні постачальника (споживчій тарі), на якому вказують: найменування виробу, кількість виробів, дату виготовлення та товарний знак підприємствавиробника, а на транспортній тарі – попереджувальні надписи: “Обережно, крихке!”, “Верх, не кантувати”, “Боїться вологи” та ін. Іноді вказують температуру зберігання. На складах вироби зберігають на стелажах в споживчій тарі. Приміщення для зберігання повинні бути захищені від пилу, газів та парів, що можуть викликати корозію. Відносна волога не повинна перевищувати 80%, а температура знаходитися в межах 5 … 40° С. Транспортування упакованих виробів здійснюють всіма видами закритого транспорту або відкритим транспортом в контейнерах або ящиках, закритих водонепроникним матеріа лом. Ящики з приладами повинні знаходитись в стійкому по ложенні, щоб виключити удари під час руху.

295

«Товарознавство»

1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.

296

Контрольні питання Визначте поняття, що таке автоматика і телемеханіка. Назвіть основні елементи їх систем. Назвіть класифікацію і визначте призначення комуніка ційних виробів. Розкрийте призначення датчиків, реле, терморегуляторів, штепселів, вилок, патронів. Визначте, що таке виміри та назвіть класифікацію вимі рювальних приладів. Назвіть та визначте основні характеристики приладів для виміру температури. Наведіть характеристику приладів для вимірювання вит рат речовини. Наведіть характеристику приладів для примірювання тиску. Розкрийте умови зберігання і перевезення засобів про мислової автоматики.

ПЕРЕЛІК ВИКОРИСТАНОЇ ТА РЕКОМЕНДОВАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ 1. Акимов И.У. Товароведение промышленного сырья и материалов. – Ташкент: Укитувчи, 1989. – 492с 2. Анвельт М.Ю.Пухляков Ю.Х. Ушаков М.А. Электротех ника. М Просвещение, 1964. – 238с. 3. Болотников А.А. Товароведение. Ч. ІІ: Курс лекций. – К.: МАУП, 2002. – 144 с. 4. Борисов Д.П., Казаков А.А., Устинский А.А. Автоматика, телемеханика и связь на железнодорожном транспорте. – М.: Транспорт, 1973. – 310с. 5. Бичківський Р.В., Столярчук П.С., Гамула П.Р. – Львів. Львівська політехніка, 2004. – 559 с. 6. Брускин Д.Э., Зохорович А.Е., Хвостов В.С. Электрические ма шины и микромашины. – М.: Высшая школа, 1981. – 432 с. 7. Врублевский А.В., Григорьянц Г.Н., Жуков Д.П., Княжиц кий Г.М. Электротехника. – М.: Военное издательство, 1967. – 384 с. 8. Гершунский Б.С. Основы электроники. – К.: Вища шко ла, 1977. – 342с. 9. Горбунов В.Л., Панфилов Д.И., Преспухин Д.Л. Справоч ник по микропроцессорам и микроЭВМ. – М.: Высшая школа, 1988г. – 272с. 10. Дальский А.М. Гаврилюк В.С. Бухаркин Л.Н. Техноло гия конструкционных материалов. – М.Машиностроение, 1990. – 350с. 11. Дриц М.Е., Москалёв М.А. Технология конструкцион ных материалов и материаловедение: Учеб. для ВУЗов. – М.: Высшая школа, 1990. – 447с. 12. Кабардин О.Ф. Физика. – М.Просвещение, 1991. Просве щение. – 104с. 13. Китаев В.Е. Электротехника с основами промышленной электроники. – М.: Высшая школа , 1985. – 224 с.

297

«Товарознавство»

14. Котур В.И. Скомская М.А. Храмова Н.Н. Электрические измерения и электроизмерительные приборы. – М. Энер гоатомиздат, 1986. – 400с. 15. Коффон Дж. Технические средства микропроцессорных систем. – М.: Мир, 1983. – 343с. 16. Левенталь Л. Введение в микропроцессоры. – М. Энер гоатомиздат, 1983. – 462с. 17. Локтева С.Е. Станки с программным управлением и промышленными роботами. М. Машиностроение, 1986. – 318с. 18. Мукин И.М. Справочник молодого токаря. –М. Высшая школа, 1965. – 400с. 19. Никулин Н.В. Справочник молодого электрика по элек тротехническим материалам и изделиям. – М. Высшая школа, 1982. – 214с. 20. Основные виды промышленного оборудования, электро оборудования и приборов / под ред. Новака Ю.А. – М.: Высшая школа, 1988. – 272 с. 21. Поляков В.А. Электротехника. М. Просвещение, 1986. – 239с. 22. Рафикузман М. Микропроцессоры и машинное проек тирование микропроцессорных систем, – 1988. – 312с. 23. Розман Я.Б., Брейгер Б.З. Устройство, наладка и эксп луатация электроприводов металлорежущих станков. – М.: Машиностроение, 1985. – 208 с. 24. Самохвалов Я.А. Левицкий М.Я. Григораш В.Д. – К.: Тех ніка, 1978. – 590с. 25. Справочник металлиста/Под ред. Ачеркана Н.С. Т1 – М.: Издательство “Машиностроение”, 1965. – 1007с. 26. Справочник по машиностроению. В двух томах. Пер. с чеш./Под ред. Ачеркана Н.С. – М.: Машгиз, 1963. 27. Терещук Р.М. Терещук К.М. Седов С.А. Полупроводни ковые приемноусилительные устройства. – К.: Наукова думка, 1982. – 670с.

298

Перелік використаної та рекомендованої літератури

28. Технология конструкционных материалов: Учеб. посо бие для ВУЗов/ Дальский А.М., Гаврилюк В.С., Бухаркин Л.Н. и др.; под общ. ред. Дальского А.Н. – 2е изд. Пере раб. и доп. – М.: Машиностроение, 1990. – 352 с. 29. Технология машиностроения с основами металлургии и металловедения. Рог И.К., Мохарт А.В. К.: Издательское объединение «Вища школа», 1977. – 296 с. 30. Цейтлин Л.С. Электропривод, электрооборудование и основы управления. – М.: Высшая школа, 1985. – 192 с. 31. Частоедов Л.А. Электротехника М.: Высшая школа, 1976. – 406 с. 32. Шкурин Г.П. Справочник по электро и электронноиз мерительнім приборам. – М.: Воениздат, 1972 – 448с. 33. Уокелли Дж. Архитектура и программирование микро ЭВМ. –М.: Мир, 1984. – 359с. 34. Электротехнический справочник/под ред. Голована А.Г., Чиликина М.Г. – М – Л.: Госэнергоиздат, 1962. – 736 с.

299

Зміст ПЕРЕДМОВА ............................................................................. 3 РОЗДІЛ 1. ЕЛЕКТРОННІ КОМПЛЕКТНІ ВИРОБИ ................... 4 1.1. Загальні відомості про електронні комплектні вироби ............... 4 1.2. Резистори ........................................................................................................ 5 1.2.1. Класифікація та позначення резисторів ................................. 5 1.2.2. Основні електричні параметри резисторів ............................ 7 1.2.3. Окремі види резисторів .............................................................. 10 1.2.4. Система умовних позначень резисторів ............................... 11 1.3. Конденсатори ............................................................................................... 13 1.3.1. Поняття та класифікація конденсаторів ............................... 13 1.3.2. Параметри конденсаторів ............................................................ 14 1.3.3. Способи виготовлення конденсаторів постійної ємності ... 16 1.3.4. Підстроювальні конденсатори і конденсатори змінної ємності ............................................................ 19 1.3.5. Система умовних позначень конденсаторів ........................ 20 1.4. Електроннопроменеві прилади ........................................................... 22 1.5. Іонні прилади ............................................................................................... 24 1.6. Напівпровідникові прилади .................................................................. 25 1.6.1. Загальна характеристика напівпровідникових приладів .. 25 1.6.2. Напівпровідникові діоди ............................................................. 26 1.6.3. Транзистори ...................................................................................... 33 1.6.4. Тиристори .......................................................................................... 38 1.7. Інтегральні мікросхеми ............................................................................ 40 1.7.1. Загальні відомості про інтегральні мікросхеми ................. 40 1.7.2. Класифікація ІС .............................................................................. 41 1.7.3. Основні параметри та позначення інтегральних мікросхем ............................................................................. 47 1.8. Мікропроцесори ......................................................................................... 50 1.8.1 Загальна характеристика пристроїв ......................................... 50 1.8.2. Класифікація мікропроцесорів. ................................................ 51 1.8.3. Основні технічні характеристики мікропроцесорів ......... 53 Контрольні питання ........................................................................................... 54 РОЗДІЛ 2. ЕЛЕКТРИЧНІ МАШИНИ ........................................ 56 2.1. Загальні відомості про електричні машини .................................... 56 2.1.1. Поняття про електричні машини ............................................. 56 2.1.2. Класифікація електричних машин .......................................... 57 2.1.3. Електродвигуни постійного струму ........................................ 63 2.1.4. Електричні мікромашини постійного струму .................... 65 2.1.5. Номінальні дані та позначення електричних машин постійного струму ............................................ 68

300

Зміст

2.2. Електричні машини змінного струму ............................................... 70 2.2.1. Генератори змінного струму ...................................................... 70 2.2.2. Електричні двигуни змінного струму .................................... 73 2.3. Маркірування, упакування, транспортування та зберігання електродвигунів та генераторів ................................ 84 2.4. Трансформатори ......................................................................................... 86 Контрольні питання ........................................................................................... 92

РОЗДІЛ 3. ЕНЕРГЕТИЧНЕ ОБЛАДНАННЯ .............................. 93 3.1. Загальні відомості про енергетичне обладнання ........................... 93 3.2. Насоси ............................................................................................................ 93 3.2.1. Загальні відомості про насоси ................................................... 93 3.2.2. Насоси динамічної дії ................................................................... 94 3.2.3. Насоси об’ємної дії ........................................................................ 96 3.2.4. Вакуумні насоси ............................................................................ 102 3.2.5. Позначення насосів ...................................................................... 105 3.3. Компресори ................................................................................................ 105 3.4. Умови зберігання і транспортування насоснокомпресорного обладнання .................................................. 108 3.5. Вентилятори ............................................................................................... 108 3.5.1. Загальна характеристика та класифікація .......................... 108 3.5.2. Характеристика окремих видів вентиляторів .................. 109 3.6. Калорифери ................................................................................................ 111 3.7. Умови зберігання і транспортування вентиляційного обладнання .................................................................. 112 3.8. Двигуни внутрішнього згоряння ....................................................... 113 3.8.1. Загальна характеристика та класифікація двигунів внутрішнього згоряння ........................................................ 113 3.8.2. Конструкція та основні показники роботи двигунів внутрішнього згоряння ........................................ 114 3.8.3. Умови зберігання і транспортування двигунів внутрішнього згоряння ........................................................ 116 3.9. Освітлювальна апаратура: джерела світла, світильники, прожектори ..................................... 117 3.9.1. Загальна характеристика освітлювальних пристроїв ..... 117 3.9.2. Правила постачання, приймання і зберігання ламп ....... 119 3.10. Автономні хімічні джерела струму ................................................ 120 3.10.1. Упакування і зберігання автономних хімічних джерел струму .............................................. 122 3.11. Кабельна продукція .............................................................................. 123 3.11.1. Загальна характеристика кабельної продукції ................ 123 3.11.2. Характеристика окремих видів кабельної продукції .. 125 3.11.3. Кабелі .............................................................................................. 132

301

Зміст

3.11.4. Транспортування кабельної продукції ............................... 134 Контрольні питання ......................................................................................... 135

РОЗДІЛ 4. ЗВАРЮВАЛЬНЕ ОБЛАДНАННЯ ......................... 136 4.1. Фізичні основи одержання зварних з’єднань .............................. 136 4.2. Класифікація методів зварювання ................................................... 138 4.3. Види зварювання тиском ..................................................................... 139 4.3.1. Контактне електричне зварювання ........................................ 139 4.3.2. Ультразвукове зварювання ....................................................... 140 4.3.3. Інші види зварювання під тиском ........................................ 141 4.4. Види зварювання плавленням ............................................................ 141 4.4.1. Дугове зварювання....................................................................... 142 4.4.2. Електрошлакове зварювання ................................................... 144 4.4.3. Електроннопроменеве зварювання ....................................... 144 4.5. Хімічне зварювання і різання ............................................................. 145 4.6. Пайка металів і сплавів......................................................................... 148 4.6. Обладнання для живлення зварювальної дуги ........................... 150 4.7. Комплектні вироби ................................................................................. 153 Контрольні питання ......................................................................................... 155 РОЗДІЛ 5. ТЕХНОЛОГІЧНЕ ОБЛАДНАННЯ ......................... 156 5.1. Загальні відомості про обробне обладнання ................................. 156 5.2. Металообробне обладнання ................................................................. 157 5.2.1. Загальна характеристика металообробного обладнання .... 157 5.2.2. Класифікація і позначення металорізальних верстатів .. 160 5.2.3. Технікоекономічні показники металорізальних верстатів та основні елементи процесу різання .......................... 165 5.2.4. Конструкція металорізальних верстатів .............................. 170 5.2.5. Характеристика окремих видів металорізальних верстатів .................................................................... 171 5.2.6. Обладнання для обробки металів тиском ......................... 187 5.2.7. Агрегатні верстати та верстати з ЧПУ ................................ 190 5.2.8. Промислові роботи ...................................................................... 192 5.3. Обладнання для електрофізичних і електрохімічних методів обробки .................................................. 196 5.4. Деревообробні верстати ........................................................................ 200 5.5. Умови постачання, транспортування і зберігання верстатного обладнання ................................................ 204 Контрольні питання ......................................................................................... 205 РОЗДІЛ 6. ІНСТРУМЕНТ ТА ПІДШИПНИКИ КОЧЕННЯ ...... 206 6.1. Загальна характеристика інструменту ............................................. 206 6.2. Характеристика окремих видів інструменту ............................... 208

302

Зміст

6.2.1. Металорізальний інструмент ................................................... 208 6.2.2. Зуборізний інструмент ............................................................... 213 6.2.3. Різьбонарізний інструмент ........................................................214 6.2.4. Різьбонакатний інструмент ....................................................... 216 6.2.5. Ковальський інструмент ............................................................ 217 6.2.6. Слюсарний інструмент ............................................................... 218 6.2.7. Електроінструмент ........................................................................ 219 6.2.8. Деревообробний інструмент .................................................... 219 6.3. Абразивні матеріали й інструменти ................................................. 220 6.4. Вимірювальний інструмент ................................................................. 228 6.4.1. Шкальний контрольновимірювальний інструмент ....... 228 6.4.2. Безшкальний вимірювальний інструмент .......................... 231 6.5. Правила постачання, приймання і зберігання інструмента .... 233 6.6. Підшипники ................................................................................................ 233 6.6.1. Підшипники ковзання ............................................................... 234 6.6.2. Підшипники кочення ................................................................. 234 6.6.3. Класификація підшипників кочення .................................... 235 6.6.4. Умовні позначення і маркірування підшипників ........... 237 6.6.5. Правила постачання, приймання і зберігання підшипників....................................................................... 239 Контрольні питання ......................................................................................... 241

РОЗДІЛ 7. ЗАСОБИ ПРОМИСЛОВОЇ АВТОМАТИКИ ........... 242 7.1. Основні поняття та визначення автоматики ............................... 242 7.2. Електричні апарати ................................................................................. 245 7.3. Постачання, упакування і зберігання пускової і регулюючої електроапаратури ....................................... 251 7.4. Вимірювальні прилади .......................................................................... 252 7.4.1. Загальні відомості про вимірювання ................................... 252 7.4.2. Види та основні характеристики засобів вимірювань . 256 7.4.3. Методи вимірювань .................................................................... 261 7.4.4. Прилади для вимірювання температури ............................ 261 7.4.5. Прилади для вимірювання тиску .......................................... 268 7.4.6. Прилади для вимірювання витрат і кількості речовини . 273 7.4.7. Електровимірювальні прилади ............................................... 278 7.5. Умови постачання, зберігання та транспортування вимірювальних приладів ................................... 295 Контрольні питання ......................................................................................... 296 ПЕРЕЛІК ВИКОРИСТАНОЇ ТА РЕКОМЕНДОВАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ ........................................ 297

303

НАВЧАЛЬНЕ ВИДАННЯ

Оснач Ольга Федорівна

Товарознавство Промислове обладнання, прилади, інструменти Навчальний посібник Керівник видавничих проектів – Б.А. Сладкевич Друкується в авторській редакції Комп’ютерний набір і верстка – І.В. Марченко Дизайн обкладинки – Б.В. Борисов Підписано до друку 07.12.2006. Формат 60x84 1/16. Друк офсетний. Гарнітура PetersburgC. Умовн. друк. арк. 19. Видавництво “Центр учбової літератури” вул. Електриків, 23 м. Київ, 04176 тел./факс 4250134, тел. 4516595, 4250447, 4252063 88005016800 (безкоштовно в межах України) email: [email protected] сайт: WWW.CUL.COM.UA Свідоцтво ДК №2458 від 30.03.2006