Войти
Четыре машины для прядения шерсти, приводимые ремнями от верхнего вала (Лейпциг, Германия, около 1925 г.) A линейный вал - это вращающийся вал с механическим приводом для передачи энергии, который широко использовался с промышленной революции до начала 20 века. До повсеместного использования электродвигателей, достаточно малых, чтобы подключаться непосредственно к каждой части оборудования, линейный валопровод использовался для распределения мощности от крупного центрального источника питания к машинам по всему цеху. или промышленный комплекс. Центральным источником энергии может быть водяное колесо, турбина, ветряная мельница, сила животных или паровая машина. Мощность передавалась от вала к оборудованию с помощью системы ремней, шкивов и шестерен, известных как столярные изделия.
Регулируемый ременной привод для токарного станка. Фиксированный шкив на верхнем валу приводится в движение с постоянной скоростью ремнем от источника питания. Свободный шкив («холостой ход») позволяет останавливать машину изолированно, что необходимо для изменения скорости. Ступенчатые шкивы (слева) обеспечивают три скорости привода станка (не показаны), в зависимости от того, какая пара шкивов соединена ремнем. 
Воспроизведение носителя От турбины к линейному валу на Suffolk Mills в Лоуэлл, Массачусетс 
Воспроизведение носителя От линейного вала до ткацких станков на Boott Mills в Лоуэлле, Массачусетс | Внешнее изображение | |
|---|---|
 Видео работы линейного вала в мастерской. |
Типичная линейная шахта подвешивается к потолку в одной области и проходит по всей длине этой области. Один шкив на валу будет получать мощность от родительского линейного вала в другом месте здания. Другие шкивы будут подавать питание на шкивы на каждой отдельной машине или на последующие линейные валы. На производстве, где большое количество машин выполняло одни и те же задачи, конструкция системы была довольно регулярной и повторялась. В других приложениях, таких как станки и деревообрабатывающие цеха, где было множество машин с разной ориентацией и требованиями к мощности, система могла бы казаться неустойчивой и несовместимой со многими различными направлениями валов и размерами шкивов. Шахты обычно были горизонтальными и надземными, но иногда были вертикальными и могли проходить под землей. Валы обычно представляли собой жесткую сталь, состоящую из нескольких частей, скрепленных болтами на фланцах. Валы подвешивались на подвесках с подшипниками с определенными интервалами длины. Расстояние зависело от веса вала и количества шкивов. Валы необходимо было поддерживать в одной плоскости, иначе напряжение могло привести к перегреву подшипников и поломке вала. Подшипники обычно были фрикционными и нуждались в смазке. Требовались работники лубрикатора шкива, чтобы гарантировать, что подшипники не замерзнут и не сломаются.
В самых ранних приложениях мощность передавалась между шкивами с использованием петель каната на шкивах с канавками. Этот метод сегодня чрезвычайно редок, в основном он относится к 18 веку. Плоские ремни на плоских шкивах или барабанах были наиболее распространенным методом в XIX и начале XX веков. Ремни обычно представляли собой дубленую кожу или хлопок, пропитанные резиной. Кожаные ремни застегивались петлями с сыромятной или проволочной шнуровкой, нахлесточными соединениями и клеем или одним из нескольких видов стальных застежек. Ремни из хлопковой утки обычно использовали металлические застежки или плавились вместе с теплом. Кожаные ремни проходили так, чтобы сторона с волосами прижалась к шкивам для лучшего сцепления. Ремни нуждались в периодической чистке и кондиционировании, чтобы поддерживать их в хорошем состоянии. Ремни часто скручивали на 180 градусов на каждую ногу и переворачивали на приемном шкиве, чтобы второй вал вращался в противоположном направлении.
Шкивы были изготовлены из дерева, железа, стали или их комбинации. Для изменения скорости вращения использовались шкивы различных размеров. Например, 40-дюймовый шкив при 100 об / мин будет вращать 20-дюймовый шкив при 200 об / мин. Шкивы, жестко прикрепленные («быстро») к валу, могут быть объединены со смежными шкивами, которые свободно («свободно») вращаются на валу (натяжные ролики). В этой конфигурации ремень можно было переместить на натяжной ролик для остановки передачи мощности или на твердый шкив для передачи мощности. Это устройство часто использовалось рядом с машинами, чтобы обеспечить возможность отключения машины, когда она не используется. Обычно на последнем ремне, подающем мощность на машину, можно использовать пару ступенчатых шкивов, чтобы задать множество настроек скорости для машины.
Иногда для изменения скорости между валами использовались шестерни, а не ремни и шкивы разного размера, но это, кажется, было относительно необычно.
Ранние версии трансмиссионных валов относятся к 18 веку, но они получили широкое распространение в конце 19 века, когда началась индустриализация. Линейные валы широко использовались в производстве, деревообрабатывающих цехах, механических цехах, лесопилках и мельницах.
. В 1828 году в Лоуэлле, штат Массачусетс, Пол Муди заменил металлическую зубчатую передачу кожаным ремнем для передачи энергии от главный вал работает от водяного колеса. Это нововведение быстро распространилось в США.
Системы плоских ременных приводов стали популярными в Великобритании с 1870-х годов благодаря фирмам JE Wood и WJ Galloway Sons. заметно во введении. Обе эти фирмы производили стационарные паровые двигатели, и постоянный спрос на большую мощность и надежность можно было удовлетворить не только за счет усовершенствованной технологии двигателей, но и за счет более совершенных методов передачи мощности от двигателей к ткацким станкам и аналогичному оборудованию, которое они должны были обслуживать. Использование плоских ремней уже было обычным явлением в США, но редко в Великобритании до этого времени. Преимущества заключались в меньшем уровне шума и меньших потерях энергии из-за потерь на трение, свойственных ранее распространенным приводным валам и связанным с ними зубчатым колесам. Кроме того, техническое обслуживание было проще и дешевле, и это был более удобный метод размещения силовых приводов, так что в случае выхода из строя одной детали это не привело бы к потере мощности всех секций завода или завода. Эти системы, в свою очередь, уступили место популярности канатным приводам.
В конце 19-го века на некоторых заводах было милю или больше линейных валов в одном здании.
Для обеспечения электроэнергией небольших магазинов и легкой промышленности были построены специально построенные «силовые здания». Электростанции использовали центральную паровую машину и распределяли электроэнергию через линейные шахты по всем арендованным помещениям. Электроэнергетические здания продолжали строиться на заре электрификации, по-прежнему с использованием линейных валов, но приводимых в движение электродвигателем.
Поскольку некоторые заводы становились слишком большими и сложными, чтобы приводить их в действие с помощью одного парового двигателя, система вошла в употребление «подразделяемая» мощность. Это было также важно, когда для такой чувствительной операции, как волочение проволоки или ковка чугуном, требовался широкий диапазон регулирования скорости. При подразделяемой мощности пар направлялся от центрального котла к меньшим паровым двигателям, расположенным там, где это было необходимо. Однако маленькие паровые машины были намного менее эффективны, чем большие. Участок Baldwin Locomotive Works площадью 63 акра был переведен на подразделяемую мощность, а затем из-за неэффективности преобразован в групповой привод с несколькими большими паровыми двигателями, приводящими в движение валы линий. В конце концов Болдуин перешел на электрический привод, что позволило значительно сэкономить на рабочей силе и площади здания.
Печатные станки в 1870 году С электрификацией фабрики в начале 1900-х годов многие линейные валы начали преобразовываться в электрические приводы. В начале электрификации заводов были доступны только большие двигатели, поэтому новые заводы устанавливали большой двигатель для привода валов и столярных изделий. После 1900 года стали доступны более мелкие промышленные двигатели, и в большинстве новых установок использовались индивидуальные электрические приводы.
Линейные валы, приводимые в действие паровыми турбинами, обычно использовались для привода бумагоделательных машин для регулирования скорости до появления экономичных методов прецизионных электрических управление скоростью двигателя стало доступно в 1980-х годах; с тех пор многие были заменены на секционные электроприводы. Экономичное регулирование скорости с использованием электродвигателей стало возможным благодаря кремниевым выпрямителям (SCR) для производства приводов постоянного тока и переменной частоты с использованием инверторов для преобразования постоянного тока обратно в переменный с частотой, необходимой для желаемая скорость.
Большинство систем вышли из строя к середине 20-го века, и относительно немногие из них остались в 21-м веке, еще меньше в своем первоначальном местоположении и конфигурации.
По сравнению с отдельным электродвигателем или единичным приводом, линейные валы имеют следующие недостатки:
Фирмы переключились. на электроэнергию показали значительно меньшее количество больничных часов сотрудников и, используя то же оборудование, показали значительный рост производства.
«Мы едва ли можем войти в магазин или фабрику любого описания, не встретив массу ремней, которые на первый взгляд, кажется, монополизируют каждый уголок в здании и не оставляют места для чего-либо другого».
Чтобы преодолеть ограничения на расстояние и трение линейных валов, в конце 19 века были разработаны системы канатов. Канат работал с более высокими скоростями, чем линейные валы, и был практическим средством передачи механической энергии на расстояние в несколько миль или километров. Они использовали широко разнесенные колеса большого диаметра и имели гораздо меньшие потери на трение, чем линейные валы, и имели одну десятую первоначальной стоимости.
Для подачи малой мощности, что было непрактично для отдельных паровых машин, были разработаны гидравлические системы центральной станции. Гидравлическая энергия использовалась для управления кранами и другим оборудованием в британских портах и других странах Европы. Самая большая гидравлическая система была в Лондоне. Гидравлическая энергия широко использовалась в Бессемере производстве стали
В конце 19 века было также несколько центральных станций, обеспечивающих пневматическую энергию.
Джедедиа Струтт, Северная мельница в Белпере в 1819 году, на которой показан вертикальный вал, ведущий от водяного колеса длиной 18 футов (5,5 м) к горизонтальным приводным валам, проходящим по длине каждого этажа В раннем примере вода Джедедиа Струтта хлопчатобумажная фабрика North Mill в Белпер, построенная в 1776 году, вся энергия для работы машин поступала от 18-футового (5,5 м) водяного колеса.
Линейный вал и механические ткацкие станки в Бутт Миллс, Лоуэлл, Массачусетс | journal =() | Викискладе есть материалы, связанные с трансмиссионными валами. |
