Борис Ляпунов - Борьба за скорость

Газовая турбина на каменном угле — дешевом топливе — будет двигателем будущего.

Быть может, газовая турбина будет одним из первых двигателей, использующих атомную энергию. Возможно, со временем турбинные установки, работающие на «атомном» горючем, будут широко применяться в промышленности и на транспорте.

Атомная энергия даст тепло, нужное для получения пара или горячего воздуха, питающих паровые или газовые турбины. Турбины смогут вращать воздушные винты, гребной винт судна, колеса локомотива или автомобиля.

Газовая турбина — новая глава в истории тепловых двигателей. Эта глава еще только начинается, и невозможно предугадать, сколько трудностей предстоит преодолеть, пока мы дойдем до последней ее страницы.

Нужно будет строить мощные турбины для электростанций, для промышленности и транспорта, совершенствовать их, создавать турбины на твердом топливе.

Газовая турбина, дающая нам новые скорости и мощности, займет вскоре свое место в новой технике нашей страны, победоносно строящей коммунизм.

Продолжается борьба за скорость и в других областях техники, создающих двигатели для наших машин.

Во многих машинах встретим мы электромотор — основной промышленный привод. Огромные станки и портативный ручной инструмент, центрифуга и гироскоп, шлифовальный шпиндель и веретено приводятся в движение электромотором.

Ручные инструменты со встроенными электромоторами .

Как же электротехники заставили якорь электромотора делать те тысячи и десятки тысяч оборотов в минуту, которые нужны быстроходным машинам? Ведь еще сравнительно недавно можно было говорить всего о 3 тысячах оборотов — не более.

Быстроходный электромотор работает на токе повышенной частоты. 50 раз в секунду меняет свое направление ток в осветительной сети. 50 периодов в секунду — его частота. 3 тысячи оборотов дает мотор на токе такой частоты.

Электротехники повышали частоту в 2, 3, 4 раза — и во столько же раз вырастало число оборотов мотора. А вместе с тем конструкторы снижали вес мотора, уменьшали его размеры. Быстроходный мотор более компактен и легок, чем тихоходный. Почти в 8 раз меньше стал весить мотор, работающий на токе повышенной частоты.

И это позволило мотору забраться туда, куда он раньше попасть не мог, — в ручной инструмент. Это позволило ему «врасти» в быстроходные машины — появились электромашины, где мотор и машина соединились в одно целое.

Электрошпиндель и электродрель, электросверло и электрометчик, электрогравировальный и полировальный инструмент применяются в цехах автомобильных, самолетных и других заводов.

Быстроходные электромоторы работают теперь в станках для обработки дерева и металла.

Инженерам-электрикам пришлось, создавая такие моторы, решать сложные задачи. Раньше, например, им не нужно было особенно заботиться об охлаждении — мотор не нагревался слишком сильно. А теперь быстроходный — мотор так нагревается, что иногда требуется охлаждение водой.

Чтобы корпус мотора быстрее охлаждался, его делают снаружи ребристым. Ребра увеличивают поверхность, а это ускоряет отдачу тепла в воздух. Устраивают «вентиляцию»: канавки для воздуха в якоре мотора, вырезы-окна для «проветривания» в корпусе электромашины. На ее вал, кроме того, сажают вентилятор. Сама себя обдувая воздухом, она лучше охлаждается.

Потребовалось разработать надежные подшипники для быстроходных моторов, обеспечить их точную установку, хорошую смазку, обезопасить эту смазку от перегрева.

И появились моторы невиданных еще скоростей, дающие 18 тысяч, 48 тысяч оборотов в минуту. Созданы промышленные образцы моторов на 120 тысяч оборотов.

Сверхбыстроходный электромотор на 120 000 оборотов в минуту .

Сверхскоростные моторы — большое достижение нашей техники. Из лабораторий и институтов они придут на заводы.

Высокие и сверхвысокие скорости — это новый рост производительности труда, новые технологические процессы, которых не было раньше.

Для того чтобы получить большие окружные скорости, можно воспользоваться не одним электрическим током.

Там, где ток, — там и нагрев. А где нагрева быть не должно, нужен и другой привод, не электрический, а пневматический.

Силой воздушной струи воспользовались инженеры, чтобы получить огромные числа оборотов. Очень легкие воздушные турбинки небольших размеров вращают шпиндели шлифовальных станков и авиационные гироскопы. Их широко применяют и в ручных инструментах.

Турбинный диск с лопатками делается из алюминиевого сплава. Прочность и легкость сочетает в себе такой сплав. Он выдерживает нагрузки от центробежной силы при вращении маленькой турбинки со скоростью от 10 тысяч до 100 тысяч оборотов в минуту — в разных машинах по-разному.

При работе турбинка почти не нагревается. В этом ее преимущество перед электромотором. Но есть у нее и недостаток — она не выдерживает строго постоянного числа оборотов. Ее и применяют там, где с этим можно мириться.

Подшипники, приспособленные для больших скоростей, точно изготовленные, с надежными сепараторами, стойко выдерживают огромные числа оборотов. В воздушных турбинках встречаются и упрощенные быстроходные подшипники без сепараторов и внутренних колец. В них можно применить также подшипники с газовой смазкой.

Особо быстроходные турбинки для центрифуг дают, как и электромоторы, до 150 тысяч оборотов при подшипниках с жидкой смазкой.

Всего несколько капель смазки в час достаточно для таких подшипников. Ее можно подать и без масленки: струя воздуха большой скорости распыляет смазку и одновременно охлаждает подшипник.

Воздух вращает турбину, помогает смазке и может сам служить для смазки.

При небольшом диаметре вращающегося ротора можно получить чрезвычайно большие, сверхвысокие скорости — до четверти миллиона оборотов в минуту!

А в одном из опытов с крошечным ротором диаметром около сантиметра с газовой смазкой удалось получить свыше миллиона оборотов в минуту!

Это показывает, как велик может быть рост скоростей. Но, конечно, лишь в опытах с миниатюрными приборами можно пока что получать такие сверхвысокие скорости вращения.

Строились воздушные турбинки, рассчитанные на 600–700 тысяч оборотов. Но чем больше оборотов, тем сильнее закручивается воздушный поток, тем труднее становится устойчивая работа. И не выдерживает турбинка, если увеличивается нагрузка, — падает число оборотов.