Vonal tengely - Line shaft

Négy gyapjúfonó gép, amelyet felsővezeték-tengely övei hajtanak ( Lipcse , Németország, 1925 körül)

A vonal tengely egy motoros hajtású forgó tengely erőátviteli hogy széles körben használták a ipari forradalom , amíg a 20. század elején. A villamos motorok széles körű elterjedése előtt, amelyek elég kicsi ahhoz, hogy közvetlenül csatlakoztathatók legyenek az egyes gépekhez, a vonaltengelyeket arra használták, hogy egy nagy központi áramforrásból az áramot elosztják a gépek számára az egész műhelyben vagy egy ipari komplexumban. A központi áramforrás lehet vízikerék , turbina, szélmalom, állati erő vagy gőzgép . Teljesítmény oszlott a tengelyt a gép rendszere alá övek , csigák és fogaskerekek néven millwork .

Művelet

Változtatható sebességű szíjhajtás esztergához . A felső tengelyen lévő rögzített szíjtárcsát állandó sebességgel hajtja az öv az áramforrásból. A laza tárcsa („alapjárat”) lehetővé teszi a gép elszigetelt leállítását - ami szükséges a sebesség változtatásához. A lépcsős tárcsák (balra) három hajtási sebességet biztosítanak a szerszámgép számára (nem látható), attól függően, hogy melyik tárcsapárt köti össze az öv.
Tól turbinkát tengelyes a Suffolk Mills a Lowell, Massachusetts
A vezeték tengelyétől az áramellátásig a Boott Mills , Lowell, Massachusetts
Külső kép
kép ikonra Videó a műhelyben működő vezeték tengelyéről.

Egy tipikus zsinórtengely felfüggesztésre kerül az egyik terület mennyezetéről, és az a terület hosszában fut. A tengelyen lévő egy tárcsa az épület más részén lévő szülővezeték tengelyéből kapná az energiát. A többi tárcsák energiát szolgáltatnak az egyes gépek tárcsaira vagy az azt követő vezeték tengelyekre. A gyártás során, ahol nagyszámú, ugyanazokat a feladatokat ellátó gép volt, a rendszer kialakítása meglehetősen szabályos és megismételt volt. Más alkalmazásokban, például gép- és faipari üzletekben, ahol sokféle orientációjú és teljesítményigényű gép volt, a rendszer hibásnak és inkonzisztensnek tűnik a sok tengelyiránynak és a tárcsa méretének. A tengelyek általában vízszintesek és felette voltak, de esetenként függőlegesek voltak, és a föld alatt is lehetnek. A tengelyek általában merev acélok voltak, amelyek a karimákhoz összecsavarozva több részből álltak. A tengelyeket bizonyos hosszúságú időközönként csapágyak függesztették fel. A távolság a tengely súlyától és a tárcsák számától függ. A tengelyeket egy vonalban kellett tartani, különben a feszültség túlmelegedett a csapágyakon, és eltörhette a tengelyt. A csapágyak általában súrlódási típusúak voltak, és azokat kenve kellett tartani. Szíjtárcsás kenő alkalmazottakra volt szükség annak biztosítására, hogy a csapágyak ne fagyjanak meg vagy ne működjenek hibásan.

A legkorábbi alkalmazásokban a teljesítményt a tárcsák között továbbították a hornyolt tárcsákon lévő kötélhurkok segítségével. Ez a módszer manapság rendkívül ritka, leginkább a 18. századból származik. Lapos szíjak lapos tárcsák vagy dobok voltak a leggyakoribb módszer a 19. és a 20. század elején. Az övek általában barnított bőrből vagy pamutkacsa volt, impregnált gumival. A bőr öveket hurkákban rögzítették nyers vagy drótfűzéssel, öltözetekkel és ragasztóval, vagy a többféle acél kötőelem egyikével. A pamut kacsaövek általában fém rögzítőelemeket használtak, vagy hővel olvadtak össze. A bőröveket a haj felőli oldalával a szíjtárcsákhoz futtatták a legjobb tapadás érdekében. Az övek rendszeres tisztításra és kondicionálásra szorultak, hogy jó állapotban legyenek. Az öveket gyakran lábanként 180 fokkal elcsavarják és megfordítják a befogadó tárcsán, hogy a második tengely ellenkező irányba forogjon.

A tárcsákat fából, vasból, acélból vagy ezek kombinációjából készítették. Változó méretű tárcsákat használtunk együtt a forgási sebesség megváltoztatására. Például egy 40 "-es tárcsa 100 / perc fordulatszámon egy 20-as tárcsát fordítana 200-as fordulat / perc sebességnél. A tengelyhez szilárdan ("gyorsan") rögzített tárcsák kombinálhatók a szomszédos tárcsákkal, amelyek szabadon ("lazán") forognak a tengelyen (alapjáratok). Ebben a konfigurációban az öv manőverezhető az alapjáraton, hogy leállítsa az erőátvitelt, vagy a szilárd tárcsára, hogy továbbítsa az erőt. Ezt az elrendezést gyakran a gépek közelében alkalmazták annak érdekében, hogy kikapcsolják a gépet, ha nem használják. Általában a gép utolsó ékszíjtáplálásakor egy pár lépcsős tárcsa használható a gép sebességének különféle beállításainak megadására.

Időnként a sebességváltáshoz a tengelyek között hajtóműveket használtak, nem pedig az öveket és a különböző méretű tárcsákat, de ez úgy tűnik, hogy viszonylag ritka.

Történelem

A vezetékaknák korai változatai a 18. századig nyúlnak vissza, de a 19. század végén, az iparosítással széles körben elterjedtek. A tengelyeket széles körben alkalmazták a gyártásban, a famegmunkáló üzletekben, a gépüzletekben, a fűrészmalmokban és az őrlő malmokban .

1828-ban a massachusettsi Lowellben Paul Moody bőrszíjat cserélt a fém hajtóműre, hogy az erőt átadja a vízikerékről futó fő tengelyről. Ez az újítás gyorsan elterjedt az Egyesült Államokban

A lapos öves hajtású rendszerek az 1870-es évektől váltak népszerűvé az Egyesült Királyságban, bevezetésük során kiemelkedő jelentőségűek voltak a J & E Wood és a W & J Galloway & Sons cégek . Mindkét vállalat álló gőzgépeket gyártott, és a folyamatos teljesítmény és megbízhatóság iránti folyamatos igény kielégíthető nemcsak a továbbfejlesztett motortechnikával, hanem a motorok teljesítményének a szövőszékekre és hasonló gépekre történő továbbításának javított módszereivel is. A lapos övek használata az Egyesült Államokban már elterjedt volt, Nagy-Britanniában azonban ritkán, egészen addig. Az előnyök között szerepelt kevesebb zaj és kevesebb pazarolt energia a súrlódási veszteségekben, amelyek a korábban közös hajtótengelyekben és azokhoz kapcsolódó hajtóművekben rejlenek. Ezenkívül a karbantartás egyszerűbb és olcsóbb volt, és kényelmesebb módszer volt a hajtások elrendezéséhez, oly módon, hogy ha az egyik alkatrész meghibásodna, akkor az nem okozna áramvesztést a gyár vagy malom minden szakaszában. Ezeket a rendszereket viszont kötélhajtási módszerek váltották fel.

A 19. század vége felé néhány gyárnak egy mérföld vagy annál több tengelye volt egyetlen épületben.

A kis üzletek és a könnyűipar áramellátásának biztosítása érdekében speciálisan épített "erőműveket" építettek. Az erőművek központi gőzgépet használtak, és a tengelyeken keresztül áramot osztottak az összes bérelt helyiségbe. A villamosítás korai napjaiban továbbra is villamosenergia-épületeket építettek, még mindig tengelyek használatával, de elektromos motorral hajtva.

Mivel egyes gyárak túl nagyok és bonyolultak lettek ahhoz, hogy egyetlen gőzgép működtesse őket, "felosztott" teljesítményű rendszer lépett használatba. Ez akkor is fontos volt, amikor a sebességszabályozás széles tartományára volt szükség egy érzékeny művelethez, például huzalhúzáshoz vagy vasaláshoz. A megosztott teljesítmény mellett a gőzt egy központi kazánból kisebb gőzgépekbe vezetik, ahol szükséges. A kis gőzgépek azonban sokkal kevésbé voltak hatékonyak, mint a nagyok. A Baldwin mozdonygyár 63 hektáros telephelye felosztott teljesítményre változott, majd a soros tengelyeket meghajtó több nagy gőzgéppel csoportos hajtássá alakított hatékonyság miatt. Végül Baldwin átalakult elektromos hajtássá, jelentős megtakarítással a munkaerő és az építési terület terén.

Nyomdák 1870-ben

Az 1900-as évek elején a gyár villamosításával sok vonaltengely kezdett átalakulni elektromos hajtássá. A korai gyári villamosítás során csak nagy motorok voltak elérhetőek, ezért az új gyárak egy nagy motort telepítettek a tengely tengelyének és malmának meghajtására. 1900 után kisebb ipari motorok váltak elérhetővé, és a legtöbb új létesítmény egyedi elektromos hajtásokat használt.

A gőzturbina meghajtású tengelyeket fordulatszám-szabályozási okokból általában használták papírgyártáshoz, amíg az 1980-as években elérhetővé váltak a precíziós villanymotor fordulatszám-szabályozásának gazdaságos módszerei; azóta sokakat szekcionált elektromos hajtásokra cseréltek. A szilárd vezérlésű egyenirányítók (SCR) lehetővé tették az elektromos motorok gazdaságos, változtatható fordulatszámú szabályozását egyenáramú és változó frekvenciájú hajtások előállításához inverterek segítségével, hogy az egyenáramot a kívánt fordulatszámhoz szükséges frekvenciára visszaváltják.

A legtöbb rendszer a 20. század közepére nem működött, és a 21. században viszonylag kevés maradt, eredeti helyzetükben és konfigurációjukban még kevesebb.

Hátrányok és alternatívák

Hátrányok

Az egyes villanymotorokhoz vagy egységmeghajtásokhoz képest a vezeték tengelyeinek a következő hátrányai vannak:

  • Az áramveszteség a vezeték tengelyein nagymértékben változott, jellemzően 25% volt, és gyakran sokkal nagyobb; azonban a gördülőcsapágyak és a jó minőségű kenés minimalizálhatja a veszteségeket. A gördülő- és gömbcsapágyak a gyárak villamosításának megkezdése előtti évtizedben nyertek elfogadást.
  • Folyamatos zaj
  • A karbantartási költségek magasabbak voltak.
  • A rendszerek veszélyesebbek voltak.
  • A mechanikai problémák miatti állásidő magasabb volt.
  • Nem volt olyan egyszerű változtatni a sebességet.
  • A gyár elrendezését a vezeték tengelyeihez való hozzáférés köré tervezték, nem a munkafolyamat szempontjából a leghatékonyabban.
  • A zsinórok és malomművek sok helyet foglaltak el; A Baldwin mozdonygyár 40% -kal többet becsült, mint az elektromos hajtás.
  • A tengelyek és a hevederek a világítás, a felső daruk és a szellőzőcsatornák útjában álltak.
  • A rendszer összehangolása kritikus és problémás volt a hosszú tengelyeknél, amelyek kitágulásnak és összehúzódásnak, ülepedésnek és rezgésnek voltak kitéve.
  • A heveder leválasztotta a port, és folyamatosan keringette a levegőben.
  • Olaj csepegett a felső tengelyről.

Az elektromos áramra váltó cégek lényegesen kevesebb munkavállalói betegidőt mutattak, és ugyanazokat a berendezéseket használva a termelés jelentős növekedését mutatták. 1909-ben írva James Hubbart azt mondta, hogy "Alig léphetünk be bármilyen leírású üzletbe vagy gyárba anélkül, hogy találkoznánk olyan övek tömegével, amelyek elsőre úgy tűnik, hogy monopolizálják az épület minden zugát, és alig vagy alig hagynak helyet másnak".

Történelmi alternatívák a tengelyek számára

A vezeték tengelyeinek távolsági és súrlódási korlátozásainak leküzdésére drótkötélrendszereket fejlesztettek ki a 19. század végén. A drótkötél nagyobb sebességgel működött, mint a tengelyek, és praktikus eszköz volt a mechanikus erő néhány mérföld vagy kilométeres távolságra történő továbbítására. Szélesen elosztott, nagy átmérőjű kerekeket használtak, és sokkal kisebb a súrlódási veszteségük, mint a tengelyek tengelyeinek, és a kezdeti költségek egytizede volt.

Az egyes gőzgépek számára kivitelezhetetlen kisméretű energiaellátáshoz központi állomás hidraulikus rendszereket fejlesztettek ki. Hidraulikus energiát használtak daruk és egyéb gépek üzemeltetésére a brit kikötőkben és Európa más részein. A legnagyobb hidraulikus rendszer Londonban volt. A Bessemer acélgyártásban a hidraulikus energiát széles körben használták .

A 19. század végén volt néhány központi állomás is, amely pneumatikus energiát szolgáltatott.

Korai példák

Jedediah Strutt, északi malom Belperben 1819-ben, függőleges tengelyt mutatva, amely az 5,5 m-es vízkeréktől az egyes emeletek hosszában futó vízszintes hajtótengelyekig vezet

Az egyik korai példája, Jedediah Strutt „s vízmeghajtású pamutszövöde, North Mill Belper , 1776-ban épült, minden erejét, hogy működik a gép jött egy 18 láb (5,5 m) vízi kereket .

Eredeti rendszerek

Egyesült Királyság
Egyesült Államok

Rekonstruált vagy bemutató rendszerek

A vonaltengely és az erő a Boott Millsnél, Lowell, Massachusetts állomásán áll
Egyesült Államok
  • Hancock Shaker Village, Pittsfield, Massachusetts. Vízturbinával működő Machine Shop fafeldolgozó gépek üzemeltetésére.
  • Smithsonian Institution, Arts and Industries Building, Washington, DC - szerszámgépek
  • White River Valley Antik Egyesület, Enora, Indiana - gépi és faipari eszközök
  • Denton Farmpark, Denton, Észak-Karolina - szerszámgépek
  • Cincinnati Történeti Múzeum, Cincinnati, Ohio - szerszámgépek
  • Hagley Múzeum és Könyvtár, Wilmington, Delaware (eredeti du Pont pormalmok) - szerszámgépek
  • Henry Ford Múzeum és Greenfield Village , Dearborn, Michigan - szerszámgépek
  • Molly Kathleen bánya, Clear Creek, Colorado - fűrészüzem
  • Boott Mills , Lowell, Massachusetts - erős pamut szövőszék
  • Silver Dollar City , Branson, Missouri - famegmunkáló szerszámok és sütőipari gépek
  • Tuckahoe Steam & Gas Association, Easton, Maryland  - működő gépműhely-múzeum
  • Virginia Történelmi Társaság , Richmond, Virginia - ??
  • Baltimore Ipari Múzeum, Baltimore, Maryland - szerszámgépek
  • Denton Farmpark, Denton, Észak-Karolina - szerszámgépek
  • Muskegoni Örökség Múzeum, Muskegon, Michigan - Corliss motorok és szerszámgépek

Lásd még

Hivatkozások

Megjegyzések
Bibliográfia

Külső linkek