Принципы вождения на механике: пошаговая инструкция вождения для начинающих на механике

Вождение автомобиля зимой — управление переднеприводным, полноприводным авто, автомобиль с акпп

Снежные осадки и гололед провоцируют множество аварий на дорогах. Чтобы не подвергать себя, свое транспортное средство и других участников движения такой опасности, следует знать особенности вождения автомобиля зимой. В автошколах обязательно учат азам, однако существует множество советов и рекомендаций, актуальных в осенне-зимнее время, с которыми бывалые водители знакомы с собственного опыта. Поэтому в данной статье вы узнаете, какое оно – вождение автомобиля зимой.

Любое авто, в принципе, плохо себя ведет на скользкой поверхности даже после «переобувки» в зимнюю резину. Собственно, для этого и создали транспортные средства типа снегоходов и саней, которые легко преодолевают снег и лед даже в условия бездорожья. И основное, что нужно знать о езде на автомобиле в зимнее время, – она должна быть спокойной и размеренной. Из-за отсутствия хорошего сцепления с обледеневшей дорогой существенно возрастает риск бокового и продольного скольжения колес. Важно соблюдать скоростной режим. В условиях большого количества снежных осадков и плохой видимости лучше вообще ограничиться 10-15 км/ч.

Механическая коробка передач в зимних реалиях

Многие профессионалы высказывают мнение, что вождение зимой для новичков на механике является более безопасным благодаря простой связи двигателя и колес. В этом случае особенности крутящего момента и скорости вращения колес полностью зависят от пожеланий водителя. Кроме того, отклик на них происходит практически моментально, что немаловажно на зимней дороге в условиях гололеда.

Езда на «механике» имеет свои особенности. В силу того, что водитель сам выбирает режим работы колес, своевременное переключение передач помогает нивелировать их проскальзывание. Так, при большей скорости оборотность двигателя снижается, он функционирует внатяг и выдает колесам меньший крутящий момент. Возможность менять режим движения в соответствии с изменением погодных условий при грамотном подходе и хороших навыках управления ТС обеспечивает большую безопасность в зимний период.

Езда с автоматическими коробками передач

Отличие автомобиля с АКПП заключается в том, что скорость вращения колес от водителя напрямую не зависит. Это «автономный процесс», определяющийся таким параметром, как частота вращения коленчатого вала мотора, а не скорости движения машины. Поэтому при езде на «автомате» возникают пробуксовки. Чтобы снизить их частоту и интенсивность, в зимнее время следует помнить о наличии специального режима L. Опытные водители не рекомендуют долго так ездить, но для преодоления сложных участков с автоматической коробкой передач это оптимальный вариант.

Существенный плюс зимней езды на машинах с АКПП – плавный старт с места, не требующих подгазовки. При сравнении разных трансмиссий данный фактор всегда учитывается, так как обеспечивает осторожный выезд с парковочного места, когда автомобиль достаточно плотно окружают другие ТС. В случае с АКПП существенно снижается вероятность бокового скольжения при пробуксовке. Поэтому с точки зрения конкретно этой ситуации, ездить на «автомате» для новичков намного удобнее.

Управление переднеприводными машинами

У вождения переднеприводного автомобиля зимой есть всего один нюанс. Главным отличием является то, что нужно раньше снижать скоростные показатели перед поворотами, чтоб не сносило переднюю ось, а задняя не виляла. Основные принципы, которые надо знать владельцам машин с передним приводом:

• при экстренном торможении следует нажимать педаль сцепления для одновременного торможения всех колес;
• перед поворотом на скользких дорогах надо заблаговременно снизить разгон;
• задача передней оси – постоянное протягивание машины вперед;
• для выравнивания ситуации в случае сноса передней оси в момент поворота лучше использовать ручной тормоз.

Зимняя езда не переднеприводном ТС исключает торможение двигателем, так как в этом случае скорость вращения задних колес будет больше передних. В результате «хвостовая» часть легкового автомобиля начнет вилять, и ее занесет. В соответствии с советами опытных водителей движение должно осуществляться в натяг или с выключенной передачей.

Преимуществом переднеприводных авто является то, что они обеспечивают ровный разгон по выбранной траектории, поскольку именно передние колеса тянут машину вперед. Важная особенность зимней езды – плавное вхождение в повороты. Поэтому стоит заблаговременно скинуть скорость и подготовиться к маневру. Типичная ошибка новичков за рулем – выворачивание рулевого колеса в нужную сторону с одновременным сбросом газа. При управлении переднеприводным авто эффект от данных манипуляций получается прямо противоположным. Правильные действия выглядят следующим образом: задействовать ручной тормоз, выровнять ТС и прибавить газу, чтобы передняя ось вернула машину в нужное направление.

Несмотря на все описанные нюансы, передний привод намного удобнее по сравнению с вождением заднеприводного автомобиля. Он позволяет устойчиво придерживаться выбранного курса на трассе, что обеспечивает достаточно высокий уровень безопасности. Поэтому водители, в частности и новички, увереннее чувствуют себя при движении на большой скорости.

Зимняя езда с полным приводом

Автомобиль с полным приводом – не является спасением от всех бед вождения в зимний период, как считают многие. Собственно, все зависит от типа привода. Он может быть постоянным или подключаемым. Последний, в свою очередь, делится на подключаемый сзади и спереди, жестко, через электронику и вискомуфту. Особенности вождения полноприводного автомобиля зимой заключаются в том, что водителю необходимо быть готовым к заносам в самые неожиданные моменты.

Привычное чувство, что полный привод нивелирует состояние дорожного покрытия, в зимнее время делает вождение абсолютно непредсказуемым. В один момент машина может уверенно входить в поворот, а в другой сорваться в сторону заноса. Даже учитывая повышенную проходимость, со снегом это не работает из-за рыхлой структуры. Несомненно, полноприводный автомобиль безопаснее, чем любой моноприводный, однако это не спасает от сюрпризов, которые периодически подкидывает скользкое покрытие.

Также следует помнить об особенностях таких представителей автомобильной промышленности, как машины с непостоянным полным приводом. По ощущениям в процессе зимней езды они напоминают скорее не управление полноприводным автомобилем, а обычный передний или задний привод. Следует всегда быть готовым в прямом смысле выруливать из сложившейся ситуации, когда электронная часть системы или муфта будут осуществлять включение второй оси.

Правила вождения автомобиля зимой

Неблагоприятные погодные условия каждый год становятся причиной роста аварийности на дорогах в осенне-зимний период. Поэтому во избежание ДТП и других непредвиденных ситуаций нужно в первую очередь помнить об аккуратности. Автомобильная езда – вообще опасный способ передвижения, а в условиях скользкой дороги она требует еще больше ответственности, внимательности и сосредоточенности. Таким образом, каждому водителю следует позаботиться о том, чтобы выработать особый стиль управления ТС на зимнее время.

В этом поможет следующий ТОП-10 от специалистов и опытных водителей:

• Личная защита. Установите подголовники и сидения таким образом, чтобы тело при аварии плотно прижималось к ним. Никогда не ленитесь пристегивать ремни безопасности. Отрегулируйте зеркала и периодически очищайте их, обеспечивая себе возможность оценить окружающую обстановку.
• Включенный ближний свет и «аварийка». Обеспечение хорошей видимости машины в «скользкое» время года – первая необходимость для собственной и безопасности других участников дорожного движения. Аварийные огни и специальные светоотражающие знаки дадут сигнал водителям о вашем местонахождении, если машина заглохла посреди дороги, и вы не успели съехать на обочину. Это особенно важно вечером и ночью, когда видимость максимально ограничена.
• Плавный старт. Основные принципы в зимнее время: трогайтесь медленно (лучше на второй передаче), немного раскачивая машину вперед-назад и избегая пробуксовывания. Не срывайтесь с места, воображая себя Шумахером.
• Аккуратное торможение. При наличии системы ABS тормоз нужно нажимать плавно, чтобы избежать блокировки колес. В случае ее отсутствия на гололеде лучше пользоваться методом прерывистого торможения с включенной передачей.
• Готовность к заносам. Следующее, что посоветовали бы опытные водители, — избегать скоростной езды и лихачества. Зимой безопаснее ограничиваться 30 км/ч. На переднеприводной машине пробуйте выехать из заноса путем увеличения скорости. На заднеприводной наоборот нужно сбросить газ.
• Соблюдение дистанции. Не стоит прижиматься к впереди идущему авто, ведь даже небольшой участок льда способен спровоцировать массовую аварию.
• Внимательность к дорожным знакам. За неимением возможности следить за разметкой, руководствуйтесь при управлении правилами на установленных знаках. Аккуратно преодолевайте трамвайные и ж/д пути.
• Движение в горку. Вверх нужно подниматься с увеличенной скоростью, а спускаться – с низкой, плавно съезжая и следя за корректностью поведения ТС.
• Осторожность при перестройке из ряда в ряд. Лучше заранее продумать маневр, а не пытаться проскочить во внезапно образовавшееся окно.
• Опасные сугробы. Глубокий снег способен сделать управление автомобилем просто невыносимым, поэтому лучше выбирать для движения расчищенные участки. Каждый сугроб – это потенциальная опасность, в котором нередко скрываются открытый канализационные люки, ямы, пни, куски арматуры, кирпичи, обломки бетона.

Новичкам рекомендуется соблюдать все вышеприведенные правила, чтобы не попасть в ДТП, не «убить» коробку передач или прочие важные технические узлы, а также не получить травму. Всегда лучше перестраховаться: ограничить скорость, заранее притормозить перед поворотом, не ездить по открытым участкам льда, обминать сугробы и пропускать другие машины, особенно если их водители пренебрегают основами безопасного вождения в зимний период.

Еще несколько советов…

Ноябрь – традиционный сезон подготовки к зиме. Типичными проблемами этого времени являются замерзание технических жидкостей и узлов, преодоление снежных заносов, неустойчивая езда. Чтобы повысить безопасность управления ТС, стоит проверить его на исправность на СТО. Мастер устранит выявленные поломки и даст актуальные советы по вождению зимой. Так как в это время автомобиль требует большего внимания в вопросе ухода, следует запастись спецсредствами, работающими при низкой температуре. Также всегда имейте в багажнике:

• лом, лопату или другой шанцевый инструмент;
• зарядное устройство для аккумулятора;
• трос для буксировки;
• щетку для очистки лобового стекла;
• провода для «прикуривания»;
• фонарик и запасные батарейки для него.

Даже не рекомендация, а правило для новичков – купить наклейку с восклицательным знаком и ездить с ней, пока не накопится достаточно водительского опыта. Другие участники дорожного движения обычно пропускают и объезжают такие машины, чтобы не создавать сложной ситуации и не попасть в аварию, если начинающий водитель вдруг растеряется или потеряет управление на обледенелой дороге.

После того, как установите зимние шины с шипами, обкатайте новую «обувку» на скорости 80 км/ч (достаточно одного километра). Такой комплект будет особенно полезным на заснеженной дороге и гололеде благодаря хорошему сцеплению и маленькому тормозному пути. Недостатком шипованной резины является создание шума во время движения, а также снижение устойчивости на мокром и сухом асфальте.

Инструктор По Вождению (Киев) — Уроки Вождения (Механика и Автомат)

Механическая коробка передач достаточно сложный инструмент, овладеть которым в полной мере самостоятельно редко кому под силу. Чтобы научиться вождению автомобиля на МКПП, лучше всего обратиться за помощью к опытному инструктору. Наши водители, помогут разобраться с тем, как водить механику, и при этом не становиться помехой для других участников дорожного движения.

Автоинструктор Максим

Записаться на занятие˃

Автоинструктор Владимир

Записаться на занятие˃

Автоинструктор Павел

Записаться на занятие˃

Автоинструктор Анастасия

Записаться на занятие˃

Перед тем как начинать обучение, необходимо разобраться с устройством МКПП. Состоит она из пяти передач, нейтральной передачи, и задней. Каждая из них имеет свою определенную функцию:

• Нейтральная передача предназначена для стоянки в течение длительного времени при включенном двигателе. В этом положении ручки автомобиль не движется.
• Первая передача нужна для того, чтобы автомобиль тронулся с места. Ее обычно используют до достижения скорости не более 20 километров в час.
• Задача второй передачи — маневры на автомобиле. Она помогает преодолеть крутой подъем или маневрировать на небольших участках и правильно входить в повороты.
• Передачи с третьей по пятую регулируют скоростной режим и дают возможность набрать необходимую в конкретной ситуации скорость.

Грамотно пользоваться каждой передачей и не повредить важные детали автомобиля вас научат наши инструкторы вождения.

Что должен уметь инструктор по вождению на механике

Выбирая инструктора для обучения вождению автомобиля на МКПП, стоит обращать внимание на его водительский стаж и опыт успешной деятельности в качестве наставника. 

Инструктор должен досконально знать как водить на механике и уметь передать этот опыт подопечному. Ведь при недостаточном уровне знаний вы подвергаете риску не только себя, но и пассажиров, а также всех остальных участников дорожного движения.

На первых уроках вы должны ознакомиться с устройством коробки, узнать отличия АКПП и МКПП, и понемногу применять эти знания на практике — овладеть навыками плавного начала движения, перехода на другую передачу во время езды и т.д.

Уроки вождения на механике для новичков

Если у вас нет опыта управления автомобилем, рекомендуем начать обучение именно на автомобиле с механической коробкой передач. Большинство специалистов считают, что управлять такими машинами сложнее, поэтому в будущем пересесть на коробку-автомат будет значительно проще.

Обычно первое занятие по вождению на механике также как и уроки вождения для начинающих на автомате представляет собой ознакомление с автомобилем и его функциями. После чего инструктор разъясняет принципы движения, как трогаться с места, и вы получаете первый опыт езды. Уже после того как у ученика получается уверенно держаться за рулем на специально оборудованной площадке, можно попробовать свои силы в городском режиме.

Освоив принципы вождения на механике для новичков, вы свободно сможете пересесть на автомобиль с автоматической коробкой и не ощущать дискомфорт при езде.

Принципы вождения машины с механической коробкой передач

Основное отличие механической коробки — наличие педали сцепления. Она необходима для перехода с одной передачи на другую. На наших курсах вы научитесь правильно использовать эту педаль, чтобы не навредить своему автомобилю и не создать аварийную ситуацию.

Также вы узнаете о назначении нейтральной передачи и о том, как ее использовать. С помощью инструктора по вождению в Киеве  вы освоите все элементы управления автомобилем и научитесь их применять в соответствующих условиях в столице и за ее пределами.

Как научиться водить машину на механике

Записавшись к нам на курс, вы не просто получите основы вождения на механике, а научитесь полноценно управлять автомобилем с МКПП. Во время занятий вы научитесь как правильно водить механику, совершать маневры на автомобиле данного типа без риска для собственного здоровья и целостности машины.

Наши преподаватели доступно объяснят как начать движение на механике и что предпринять в той или иной ситуации. Также вам в доступной форме расскажут как тормозить на механике и делать это грамотно, без риска.

Обращайтесь к нам, и мы подберем удобный формат обучения и вместе составим план занятий. Так как наши инструктора проведут для вас частные уроки вождения на Печерске, а также во всех други районах Киева!

Принципы работы привода (двигатели и приводы)

На этом этапе мы рассмотрим систему привода с регулируемой скоростью — с общей точки зрения. Все приводные системы, будь то электронные, механические или гидравлические, имеют основные части, указанные на рис. 1-6.

Рис. 1-6. Типовая система привода с регулируемой скоростью
Чтобы понять простую систему привода, мы начнем с конца системы и двигаемся назад. Мы посвятим отдельные разделы этой темы каждому из основных компонентов, перечисленных на рис. 1-6. На данный момент цель состоит в том, чтобы развить базовое понимание системы привода. Будет построена основа, которая позволит обсуждать более сложные концепции в последующих темах.

Машина

Суть любой приводной системы — это приложение или машина. Это сердце системы, так как оно в конечном итоге должно выполнять работу. Рассмотрим машину — приложение. Это может быть конвейер, пресс, упаковочная машина или буквально сотни устройств, которые работают с переменной скоростью.

Муфта

Муфта — это устройство, которое соединяет машину с двигателем. Муфты бывают всех форм и размеров. Его основная задача состоит в том, чтобы создать прочную связь между двигателем и машиной. Муфты могут принимать вал двигателя одного диаметра и преобразовывать выходную мощность в вал другого размера. В
В некоторых случаях муфта на самом деле может быть устройством, называемым коробкой передач, которое может включать в себя некоторые типы понижающих или повышающих скорость передач. Муфты также можно считать согласующими устройствами из-за их способности плавно подавать мощность на машину. В определенной степени это устройство также может амортизировать удары, передаваемые двигателем машине.

Двигатель

Это устройство преобразует одну форму энергии в механическую энергию вращения. Его можно считать первичным двигателем, потому что он получает мощность от привода и переводит ее в движение. Как мы вскоре увидим, существует несколько типов двигателей, использующих различные формы энергии. В этом разделе мы обсудим механические, гидравлические двигатели, двигатели переменного и постоянного тока. Размер двигателя обычно определяет количество вращательного движения, которое он может генерировать от поступающей мощности. Позже мы увидим, что из этого принципа есть несколько исключений.

Диск

Диск можно считать сердцем всей системы. Этот раздел управляет скоростью, крутящим моментом, направлением и результирующей мощностью двигателя. Привод очень похож по своей природе на систему автомобильного привода. Трансмиссия и приводной вал регулируют скорость, направление и мощность, подаваемую на колеса. Большая часть этой темы будет посвящена приводам переменного и постоянного тока. Тем не менее, мы кратко рассмотрим другие типы приводных систем, которые существуют в промышленности.

Источник питания

Для эффективной работы привода должен быть источник питания. Если привод электрический, он должен иметь одно- или трехфазное питание. Затем привод принимает эту мощность и преобразует ее в мощность, пригодную для использования двигателем. Если привод гидравлический, то источником энергии можно считать резервуар с гидравлической жидкостью, поскольку он снабжает привод энергией, необходимой для выполнения работы.

Контроллер

Контроллер подает опорный сигнал на привод. Обычно контроллеры являются электронными и подают на привод небольшой сигнал напряжения или тока. Чем больше сигнал, тем больше энергии генерирует привод и тем быстрее вращается двигатель. Во многих случаях контроллер представляет собой автоматическое устройство, такое как компьютер. Компьютер может принимать сигналы от внешних устройств, таких как переключатели или датчики. Затем контроллер обрабатывает сигналы, выполняет вычисления на основе входных данных датчиков и генерирует опорный сигнал. Этот выходной опорный сигнал обычно представляет собой сигнал скорости, сообщающий приводу, какую мощность необходимо генерировать. Как мы увидим в следующих темах, это не всегда так. Контроллер может генерировать выходной сигнал, сообщающий приводу, какую мощность необходимо генерировать для управления крутящим моментом двигателя или положением вала двигателя. Станция оператора на рис. 1-5 также может считаться контроллером. Станция оператора не является автоматическим устройством, а подает сигнал на основе ручного переключателя или регулятора скорости, установленного оператором-человеком.

Принципы механики (двигатели и приводы)

Типы нагрузки

Существуют буквально сотни приложений для приводов переменного и постоянного тока. Хотя было бы почти невозможно охватить все возможные типы, мы рассмотрим некоторые из наиболее распространенных приложений.
При рассмотрении приложений важно учитывать нагрузку, подключенную к двигателю. Нагрузка является определяющим фактором в том, какого типа, стиля, размера и устройства, производящего мощность, должен быть двигатель. Привод – это устройство, которое будет управлять двигателем. Проще говоря, лучше всего начать с
приложение (нагрузка), работайте в обратном направлении к двигателю (первичному двигателю), затем к приводу (контроллеру), а затем к автоматическому или ручному управлению (регулятор скорости или ПЛК).
Существуют три основные категории механических нагрузок: постоянный крутящий момент, постоянная мощность и переменный крутящий момент. Любое приводное приложение попадает в одну из этих трех категорий. При рассмотрении следующих типов приложений имейте в виду, что основная ответственность привода заключается в управлении приложением, защите двигателя и собственной защите.

Применения с постоянным крутящим моментом

Эти типы применений составляют большую часть того, что мы считаем промышленным применением. На рис. 2-34 показан график характеристик приложения с постоянным крутящим моментом.

Рисунок 2-34. Приложение с постоянным крутящим моментом
Как показано на рис. 2-34, мы видим, что крутящий момент, требуемый в этом приложении, составляет 100 % и остается постоянным от нуля до базовой скорости (100 %). Другими словами, для работы этого приложения требуется номинальный крутящий момент (100 %), независимо от скорости. В большинстве случаев это приложение будет работать только от нулевой до базовой скорости.
Также очевидно, что этот тип применения имеет переменную характеристику мощности. При постоянном крутящем моменте мощность прямо пропорциональна скорости (т. е. при 50% скорости требуется 50% л.с. и т. д.). В то время как мощность, потребляемая двигателем, напрямую зависит от скорости, крутящий момент, необходимый для питания нагрузки, остается постоянным.
В действительности нагрузка может варьироваться от крутящего момента выше номинального (100 %) до уровня ниже номинального и в любом промежуточном диапазоне до тех пор, пока двигатель не достигнет полной скорости (за
много случаев, базовая скорость). Во многих случаях для отрыва груза от состояния покоя требуется крутящий момент до 150 %. Пунктирная линия 150 % указывает на возможную потребность в перегрузке двигателя и привода, если они подключены к этому типу нагрузки.
Многие приложения относятся к категории постоянного крутящего момента. Стандартный ленточный конвейер, показанный в теме 1 (рис. 1-1), является ярким примером. Другим примером является шаровая мельница на цементном заводе. На рис. 2-35 показан процесс измельчения заполнителя в порошок для цемента.

Рис. 2-35. Шаровая мельница на цементном заводе
На рис. 2-35 степень измельчения регулируется скоростью привода переменного тока. При скорости менее 120 об/мин цилиндр шаровой мельницы измельчает внутри крупного сырья на более мелкие частицы и, в конечном итоге, в мелкий гранулированный порошок. Крутящий момент, требуемый от двигателя, может быть постоянным от нуля до максимальной скорости. Для первоначального запуска мельницы необходим перегрузочный крутящий момент, при этом степень перегрузки определяется количеством материала внутри мельницы при запуске.
Экструдеры также относятся к категории двигателей с постоянным крутящим моментом. Типичный экструдер, такой как шнековый экструдер для пластика, часто требует перегрузочной способности, особенно когда необработанный пластик несколько остыл и менее жидкий. На рис. 2-36 показан шнековый экструдер для пластика.
На рис. 2-36 привод переменного тока обеспечивает работу двигателя с регулируемой скоростью. Он приводит в движение винтовые лопасти со скоростью, регулируемой температурой пластика или производительностью и размером матрицы (выходным экструзионным отверстием). Приводы переменного тока обеспечивают высокую степень эффективности, сохраняя при этом постоянную скорость производства.
Другое применение сочетает в себе использование вращающегося поворотного стола подачи и конвейера. На рис. 2-37 показан вращающийся стол подачи, который сочетает в себе как движение футеровки (конвейера), так и вращательное движение поворотного стола.
Как видно на Рисунке 2-37, скорость потока гранул может регулироваться скоростью двигателя, которая задается приводом переменного тока. Этот тип привода переменного тока очень эффективен благодаря способности привода точно регулировать скорость двигателя. Благодаря точному управлению скоростью двигателя опти-

Рис. 2-36. Пластиковый шнековый экструдер

Рисунок 2-37. Вращающийся подающий стол
Большое количество гранул может быть распределено на конвейер, который затем может быть подан в другой процесс, например, на нагрев или нанесение покрытия.

Применения с постоянной мощностью

В этом типе применения требуемая мощность остается постоянной, а крутящий момент падает как отношение 1/скорость2. На рис. 2-38 показан тип нагрузки с постоянной мощностью.
Приложения этого типа работают в области выше базовой и ниже базовой скорости. Тот факт, что крутящий момент падает как 1/скорость2, является преимуществом в приложениях этого типа. На рис. 2-39 показано типичное применение с постоянной мощностью — станки.

Рисунок 2-38. Постоянная нагрузка в лошадиных силах

Рисунок 2-39. Применение станка (поперечное сечение заготовки)
Как видно на рис. 2-39, требуется низкая скорость, когда резец снимает большое количество материала. При этом требуется больший крутящий момент (работа в разделе «Скорость ниже базовой» на рис. 2-38). Как только заготовка достигает приблизительного диаметра, скорость увеличивается, и требуется насадка для снятия минимального количества материала. Этот процесс позволяет получить чистую гладкую поверхность (работает в разделе «Выше базовой скорости» на рис. 2-38).
Другим примером применения постоянной мощности является намотчик с центральным приводом. На рис. 2-40 показано другое использование режима выше и ниже базовой скорости.
Как видно на Рисунке 2-40, в основном происходит тот же сценарий, что и в приложениях для станков (выше и ниже базовой скорости). При первом запуске приемного рулона возникает очень низкая инерция. Это приводит к небольшому крутящему моменту, необходимому для запуска процесса намотки, что обеспечивает высокую скорость. Как только процесс намотки запущен, увеличение инерции наблюдается на

Рисунок 2-40. Наматывающее устройство с центральным приводом (поперечное сечение рулона полотна)
приемного рулона, что приводит к увеличению требуемого крутящего момента, что приводит к необходимости более низкой скорости.
Ключом к правильному процессу намотки является постоянный адекватный контроль крутящего момента и скорости полотна. Если на приемном ролике имеется небольшой крутящий момент, результатом является «телескопирование» или слипание материала. Это было бы похоже на оконную штору, которую отпускают только с одного угла. Если на приемном ролике имеется слишком большой крутящий момент, это может привести к растяжению материала или, что еще хуже, к полному разрыву полотна.
Поскольку скорость и крутящий момент в этом приложении интерактивны, это не обязательно приложение для простого привода с регулируемой скоростью. Приводы постоянного тока нашли свое применение в этих типах обмоток из-за простоты одновременного управления скоростью и крутящим моментом. Новые типы приводов переменного тока (векторные регуляторы или регуляторы крутящего момента) в последние годы также нашли свое применение в управлении такого рода приложениями. Более полное обсуждение специфики приводов в намоточных приложениях будет рассмотрено в следующих темах.

Применения с переменным крутящим моментом

В этом типе применения, ниже базовой скорости, требуемый крутящий момент зависит от скорости2. Следует также отметить, что требуемая мощность зависит от скорости3. Из-за этой взаимосвязи этот тип приложения иногда называют экспоненциальным приложением в кубе. На рис. 2-41 показаны характеристики этого типа приложений.
Этот тип приложений является первым кандидатом на энергосбережение с использованием приводов переменного тока. Как видно из примера, для получения расхода 50 % требуется только 1/8 или 12,5 % мощности (M> x M> x M>). Следует также отметить, что кривые крутящего момента и мощности обычно заканчиваются в точке 100 % (100 % скорости и 100 % крутящего момента, расхода и мощности). Поскольку с помощью привода легко превысить скорость двигателя, пользователи могут иметь тенденцию увеличивать скорость выше базовой, чтобы получить больше выходной мощности в кубических футах в минуту. Обычно это не рекомендуется из-за механических ограничений двигателя и особенностей применения.

Рисунок 2-41. Приложение с переменным крутящим моментом
Для достижения скорости, превышающей базовую, привод должен обеспечивать более высокую выходную частоту (Гц). При выходной мощности на несколько Гц выше базовой кривые крутящего момента и мощности будут следовать естественной траектории, обозначенной пунктирными линиями. Как показано на рисунке, увеличение выходной частоты всего на несколько герц вызовет гораздо больший спрос на крутящий момент двигателя и мощность в лошадиных силах. Однако поток будет продолжать увеличиваться несколько «линейным» образом.
Это огромное увеличение крутящего момента и мощности двигателя теперь сочетается с тем фактом, что снижение крутящего момента двигателя является естественным результатом работы на скорости выше базовой. (Подробности об этой характеристике будут обсуждаться в разделе 3 – Общие принципы работы.)
Конечным результатом является небольшое увеличение выходной частоты привода, вызывающее очень большие требования к крутящему моменту и мощности, в то же время крутящий момент двигателя быстро падает. . Почти все разрабатываемые сегодня вентиляторные системы учитывают это явление. Редко требуется превышение скорости вращения вентилятора, если только не рассматриваются вышеперечисленные характеристики (изменение воздуховода или превышение размера двигателя, или и то, и другое).
Поскольку вентиляторные системы HVAC спроектированы для работы на скорости ниже базовой, типичные требования к перегрузке установлены на уровне 10 %. Приводы переменного тока, соответствующие стандартам NEMA, допускают ток 110 % в течение 1 минуты в качестве перегрузочной способности.
Как показано в обсуждении выше, этот тип применения имеет два основных примера: центробежные вентиляторы и насосы. На рис. 2-42 показано стандартное применение вентилятора HVAC.
В этом примере мы видим, что центробежный вентилятор соединен с двигателем с помощью ремня. Воздухозаборник позволяет воздуху поступать в блок вентилятора. В зависимости от состояния выпускной заслонки (открыта, частично открыта, закрыта) вентилятор

Рисунок 2-42. Вентилятор HVAC
будет выдувать количество воздуха, определяемое какой-либо системой управления, обычно исполнительным механизмом. Область в пунктирной рамке указывает на трехфазный пусковой контактор и перегрузку двигателя для защиты двигателя в случае перегрузки по току. Также показан тот факт, что то, что находится внутри пунктирной коробки, может быть заменено приводом переменного тока.
Как можно себе представить, вентилятор продолжает работать на полной скорости 24 часа в сутки. Это требуется вне зависимости от состояния выпускной заслонки, поскольку нет устройства, контролирующего скорость двигателя. Устройство, контролирующее поток воздуха, не влияет на скорость двигателя и вентилятора.
Этот метод управления переменным потоком весьма неэффективен. На рис. 2-43 показан график фактической работы вентилятора на основе системы, показанной на рис. 2-42. Кривая вентилятора показывает вентилятор с фиксированной скоростью. Системная кривая показывает состояние выпускной заслонки, а также размер и форму воздуховода из листового металла.
Чтобы уменьшить поток воздуха в этой системе с фиксированной скоростью, привод должен закрыть выпускную заслонку, тем самым ограничивая выход воздуха. Если требуется 50% расход воздуха, положение выпускной заслонки должно быть изменено приводом, который изменяет кривую системы (обозначена пунктирной кривой). Выход воздуха уменьшается; однако давление в воздуховоде системы увеличилось, что создает дополнительную нагрузку на двигатель. Эта дополнительная нагрузка приводит к увеличению мощности, необходимой для работы с меньшим потоком воздуха.
Если бы узел пускового контактора был заменен приводом переменного тока с переменной частотой, выпускная заслонка была бы заблокирована в полностью открытом положении (обозначается кривой существующей системы). Для каждой выходной частоты привода переменного тока возникает новая кривая вентилятора (обозначенная пунктирными кривыми).
Как видно, там, где новые кривые вентилятора пересекают фиксированную системную кривую, достигается другой процент выходного потока. Также видно, что величина давления в работе воздуховода никогда не превышает 100%. По сути, если есть

Рисунок 2-43. При работе центробежного вентилятора
меньшее давление, двигатель работает не так тяжело и экономится энергия по сравнению с работой на полной скорости.
Этот же принцип работает для центробежных насосов. Пониженная скорость является несомненным преимуществом при эксплуатации насоса, что приводит к снижению потребления энергии. Однако, когда предполагается снижение скорости, необходимо учитывать оптимальную эффективность насоса. Насосы имеют «островки эффективности» вокруг пересечения кривых насоса и системы. Любая полученная экономия энергии может быть потеряна, если работа выполняется за пределами этих островов эффективности из-за большей неэффективности насоса.

Скорость, крутящий момент и мощность

Понимание скорости, крутящего момента и мощности необходимо для понимания механических систем. Следующее обсуждение поможет вам получить общее представление об этих отношениях и подготовить вас к обсуждению инерции.
Крутящий момент и мощность — две очень важные характеристики, определяющие размер двигателя, необходимый для конкретного привода. Разницу между ними можно объяснить с помощью иллюстрации в следующем разделе.

Крутящий момент

Крутящий момент — это усилие при повороте. Предположим, у нас есть рабочий, которому требуется вручную поднять строительный лифт. Рисунок 2-44 показывает этот пример и демонстрирует процесс приложения крутящего момента.
Этот рабочий должен обеспечить требуемый крутящий момент, чтобы поднять лифт с первого этажа на второй этаж (Рисунок 2-44).

Рисунок 2-44. Использование крутящего момента для поворота рукоятки
В этом примере рабочий не может поднять лифт, даже если он прикладывает крутящий момент в 1 фунт-фут.
Примечание. Крутящий момент = Сила x Расстояние. В этом случае рабочий прикладывает усилие в 1 фунт к кривошипу длиной 1 фут. Мы говорим, что крутящий момент равен одному фунту, умноженному на один фут или один фунт-фут.
Если рабочий хочет поднять подъемник, необходимо приложить больший крутящий момент к рукоятке. У рабочего есть два варианта: либо приложить большее усилие к кривошипу, либо увеличить длину кривошипа. Рабочий решает увеличить длину удлинителя рукоятки. Лифт теперь движется, хотя рабочий больше не применяет силы. Рисунок 2-45 показывает эту процедуру.
В этом случае рабочий развил крутящий момент 5 фунт-фут, более чем достаточный крутящий момент, чтобы повернуть рукоятку и поднять лифт.
Если рабочий поворачивает рукоятку в два раза быстрее, крутящий момент остается прежним. Независимо от того, как быстро рабочий вращает рукоятку, пока рабочий вращает ее с постоянной скоростью, крутящий момент не меняется.

Лошадиная сила (л.с.)

Лошадиная сила учитывает скорость, с которой рабочий поворачивает рукоятку. Более быстрое вращение рукоятки требует больше лошадиных сил, чем медленное. Лошадиная сила – это скорость выполнения работы.

Рис. 2-45. Увеличенная длина рукоятки
Примечание. По определению, 1 лошадиная сила равна 33 000 футо-фунтов в минуту. Другими словами, чтобы поднять груз массой 33 000 фунтов на 1 фут за 1 минуту, потребуется 1 HP.
Используя приведенную ниже формулу, мы можем определить мощность, развиваемую рабочим. Мы знаем, что система на рис. 2-44 развивает крутящий момент 5 фунто-футов.
Формула:

T = крутящий момент в фунто-футах N = скорость в об/мин
Рабочий вращает рукоятку со скоростью 5 об/мин, как показано на рис. 2-44. Подставив известные данные в формулу, мы находим, что рабочий развивает примерно 0,005 л.с. (5 х 5 -f 5252 = 0,0047). Как видно из формулы, мощность в лошадиных силах напрямую связана со скоростью вращения кривошипа. Если рабочий будет вращать рукоятку в два раза быстрее (10 об/мин), он разовьет почти 0,010 л.с.

Инерция

Инерция — это измерение сопротивления объекта изменению скорости (скорости). Измерение остается верным независимо от того, стоит ли объект на месте или движется с постоянной скоростью. По определению, инерция связана с наличием механического «сопротивления». Инерция устойчива к изменениям скорости или направления.
Примечание. В электрических терминах катушка индуктивности противодействует изменениям тока из-за сопротивления. С точки зрения механики, инерция противостоит изменениям скорости, в том числе из-за сопротивления.
Инерция — причина, по которой ваш автомобиль не может сразу разогнаться с 065 миль в час. Логика подсказывает, что для большого роскошного автомобиля потребуется двигатель объемом 4,5 л, а для небольшого автомобиля — только двигатель объемом 2,5 л. Если мы применим ранее изученные концепции скорости, крутящего момента и лошадиных сил, то чем крупнее автомобиль, тем больше лошадиных сил требуется для ускорения от 0 до 65 миль в час за 15 секунд. На рис. 2-46 показано сравнение мощности и скорости по отношению к инерции.

Рисунок 2-46. Связь инерции со скоростью и мощностью
Как видно на рис. 2-46, для преодоления инерции и ускорения автомобиля требуется большее количество лошадиных сил, чтобы достичь скорости 65 миль в час за 15 с (пример A на рисунке). Предыдущее было бы верно, если бы двигатели были правильно подобраны как в больших, так и в маленьких автомобилях. Однако, если бы маленькому автомобилю требовалось более быстрое ускорение, мы бы использовали тот же 4,5-литровый двигатель, что и в большом автомобиле. Небольшой автомобиль будет быстрее разгоняться из-за большого двигателя (пример B на рисунке).
Здесь следует отметить, что принципы инерции, крутящего момента, мощности и скорости применимы к электромеханическому двигателю. Имея это в виду, следует также отметить, что дополнительная мощность 4,5-литрового двигателя потребуется только при ускорении. Для быстрого ускорения требуется большое количество лошадиных сил, но лишь небольшое количество необходимо для того, чтобы автомобиль двигался с постоянной скоростью.
Этот принцип аналогичен раскачиванию на качелях. Требуется большое усилие, чтобы заставить человека начать раскачивающееся движение, но достаточно лишь легкого постукивания в каждом цикле, чтобы человек продолжал движение. Величина инерции больше, когда качели находятся в состоянии покоя, чем когда качели уже находятся в движении.
В отношении вращающихся машин маховик можно назвать высокоинерционной нагрузкой. Потребовалось бы большое количество энергии, чтобы быстро раскрутить маховик и замедлить его скорость. Основная причина заключается в том, что высокоинерционные нагрузки имеют высокое сопротивление изменению (в данном случае изменению скорости).
Инерция оказывает существенное влияние на выбор типоразмера привода для ускорения высокоинерционной нагрузки. Мы кратко рассмотрим некоторые часто используемые формулы для расчета ускорения и инерции.
Следующая информация поможет вам в общем понимании расчетов, связанных с инерцией. Логично начать с обозначения терминов и единиц измерения. При рассмотрении инерции обычно используются два разных способа маркировки: WK2 и WR2. Оба термина связывают формулу с инерцией.
WR2 относится к инерции вращающегося объекта, которая была рассчитана в предположении, что вес объекта сосредоточен вокруг обода на определенном расстоянии. Это расстояние называется R и является расстоянием от центра объекта. (По строгому определению, WR2 — это вес объекта [W], умноженный на квадрат его радиуса [R].) В этом определении инерция — это свойство, благодаря которому движущийся объект будет оставаться в движении, пока на него не подействует другая сила. Примером расчета инерции такого типа является маховик.
WK2 относится к инерции вращающегося объекта, которая была рассчитана в предположении, что вес объекта сосредоточен на некотором меньшем расстоянии. Меньшее расстояние обозначается K. (По строгому определению, WK2 — это вес объекта, умноженный на квадрат значения его радиуса вращения.) Примерами такого типа расчета инерции могут быть цилиндры, шкивы или шестерни.
Единицей измерения инерции является фунт-фут2 (произносится как фунт-фут в квадрате). Другая единица измерения, иногда встречающаяся в расчетах инерции, — дюйм-фунт-сек2, используемая в расчетах момента инерции (приложения управления движением с использованием сервоприводов). Первоначально расчеты с использованием фунт-фут2 будут использоваться для демонстрации расчетов инерции.
В следующем разделе будут представлены некоторые часто используемые формулы, использующие крутящий момент, мощность, инерцию и время. Эти формулы будут использоваться в качестве примеров для расчетов, основанных на вращающихся механизмах, которые необходимо учитывать до того, как можно будет приступить к выбору привода.

Ускоряющий крутящий момент

Следующая формула вычисляет крутящий момент, необходимый для начала вращательного движения:

Вышеупомянутый термин, который может быть незнакомым, является термином, отражающим инерцию. В основном этот термин используется для описания инерции на валу двигателя и является стандартным термином, используемым во всей отрасли вращающихся машин. Редуктор скорости (редуктор или ременная муфта) изменяет инерцию, которую фактически воспринимает вал двигателя. Подробнее об этом предмете будет рассказано позже в этой теме.

Время разгона

Следующая формула представляет собой измененную версию предыдущей, только она позволяет рассчитать время, необходимое для разгона, при заданном крутящем моменте, инерции и изменении скорости.

Ниже приведены примеры расчета инерции и времени, необходимого для разгона машины с заданными требованиями.
Здесь следует добавить одно примечание относительно вычислений. При расчетах инерции обычно используются две единицы измерения: фунт-фут2 и дюйм-фунт-сек2. По большей части многие расчеты определяются в фунтах-футах2, которые являются единицами измерения для WK2 или WR2. Однако во многих приложениях управления движением (сервоприводах) инерция определяется в терминах дюйм-фунт-сек2, которые являются единицами измерения момента инерции (Дж). При выполнении расчетов инерции соблюдайте используемые формулы и единицы измерения. Для большинства практических приложений управления движением, включающих инерцию

Расчет инерции сплошного цилиндра

Для расчета инерции сплошного цилиндра используется следующая формула.
WK2 = 0,000681 x p x L x D4
где:
WK2 = инерция цилиндра в фунтах-футах2 p = плотность материала цилиндра в фунтах/дюйм3 L = длина цилиндра в дюймах D = диаметр цилиндра в дюймах Примечание : Единицы измерения для WK2 указаны в фунтах-футах2. См. Рисунок 2-47.

Рисунок 2-47. Инерция сплошных цилиндров

Теперь, когда рассчитана инерция (WK2), время, необходимое для ускорения системы, можно определить следующим образом: будет использоваться время ускорения:
Следовательно:

Если рассчитанное время слишком велико, то проще всего контролировать величину доступного момента ускорения, то есть двигатель. Двигатель должен быть увеличен, чтобы увеличить доступный ускоряющий крутящий момент. Крутящий момент двигателя снова будет обсуждаться в теме о двигателях постоянного и переменного тока.

Расчет инерции полого цилиндра

Для расчета инерции полого цилиндра можно использовать в основном ту же формулу, но без учета инерции полой секции. Формула будет выглядеть так:

На рис. 2-48 показан полый цилиндр с частями формулы. где:
WK2 = инерция цилиндра в фунтах на фут2
p = плотность материала цилиндра в фунтах на дюйм3
L = длина цилиндра в дюймах
D2 = наружный диаметр цилиндра в дюймах
D1 = внутренний диаметр цилиндра в дюймах.
Если мы возьмем предыдущий пример и решим инерцию только для полого цилиндра выше, мы проведем следующие расчеты. Примем ту же информацию о цилиндре:
Твердый алюминиевый рулон имеет длину 72 дюйма, внешний диаметр 18 дюймов и внутренний диаметр полости 12 дюймов. Поэтому мы проведем следующие расчеты:
WK2 = 0,000681 x 0,0977 x 72 x (184 – 124)

Рисунок 2-48. Инерция полых цилиндров

Если мы используем приведенную выше инерцию, мы снова можем найти время, необходимое для ускорения системы. Мы будем использовать тот же пример:
От 0 до 1200 об/мин, с доступным ускоряющим моментом 30 фунт-футов, будет использоваться формула для времени ускорения:
Следовательно:

Мы определили, что количество времени, необходимое для ускорения система с полым цилиндром определенно меньше, по сравнению со сплошным цилиндром. Однако следует отметить, что количество сокращений времени не так велико, как ожидалось. При удалении 66% цилиндра время разгона сократилось всего примерно на 13 с. Это указывает на характеристику инерции — наибольшее количество инерции сосредоточено вокруг края, а не в центральной части объекта.
Те же самые формулы будут использоваться для определения инерции шкивов, шкивов и других вращающихся объектов. Просто разбейте объекты на твердые и полые цилиндры и примените ранее обсуждавшиеся формулы. Затем
сложить все рассчитанные компоненты инерции и определить время, необходимое для разгона системы.

Отраженная инерция

Следует сделать одно дополнительное примечание об инерции. Отраженная инерция — это инерция, фактически присутствующая на валу двигателя. Этот термин является стандартным для всей отрасли. Редуктор скорости (редуктор или ременное соединительное устройство) изменяет инерцию, которую фактически воспринимает двигатель. Рисунок 2-49показывает это явление.