О турбоприводе

Задача создания турбинного привода для ручных шлифовальных пневматических машин стала особенно актуальной в связи с появлением на рынке шлифовальных кругов со скоростями резания от 65 до 80 м/сек. С начала 2000-х был выполнен ряд попыток создания турбошлифовальных машин, как у нас в стране, так и за рубежом. Описание результатов одной из таких попыток фирмы Banko (Хорватия) приводится в публикации.

«В 2003 г. фирма начала производство пневматических шлифовальных машин. Первоначально был взят ориентир на доминирующие на рынке решения, и машинки оснастили пневмотурбинами. Главное неудобство подобной конструкции - высокие обороты, характерные для турбины (порядка 60 000 в минуту), в то время как приспособления, надеваемые на машинку, способны работать не более чем при 5 000 – 10 000 об/мин. Из-за этого необходимо оснащать инструмент трансмиссией, которая в условиях эксплуатации, характерных для ручных шлифмашин, склонна к быстрому износу. Еще одно неудобство турбинного варианта привода - ограниченный рабочий диапазон. Турбина создает требуемый вращающий момент только в ограниченном диапазоне +/- 10 % номинального числа оборотов в минуту, что приемлемо для автомобиля, но не очень удачно для шлифовальной машины, где диапазон скоростей должен быть гораздо шире. Исходя из этих причин разработчики из Banko пришли к выводу, что турбину в качестве источника давления стоит заменить на ротационный лопастный (пластинчатый) компрессор».

Приведенные в абзаце недостатки турбинного привода характерны, главным образом, для одноступенчатых турбин. Действительно, вследствие необходимости обеспечения оптимального отношения скоростей U/C (для осевой или радиальной одноступенчатой турбины), рабочая частота вращения ротора турбины, как правило, существенно превышает частоту, требуемую для работы шлифовального круга. При этом уменьшение оборотов турбины с помощью регулятора частоты вращения приводит к существенному снижению КПД, крутящего момента и мощности привода.

Из теории турбин известно, что для снижения оптимальной частоты вращения ротора следует применять многоступенчатые турбины со ступенями скорости или ступенями давления. Однако, непосредственный перенос конструктивных решений, применяемых для полноразмерных турбин на малоразмерные приводные турбины, предназначенные для пневмоинструмента практически невозможен.

Решением данной проблемы является применение разработанных фирмой «Интурбо» многоступенчатых радиальных турбин на базе двухсторонних центробежно-центростремительных рабочих колес с расположением лопаточного аппарата на двух сторонах единого диска рабочего колеса (патенты на полезные модели №110132 и №139138). Подробное описание указанных конструкций приведено в нашей статье. Разработаны различные конструктивные схемы многоступенчатых радиальных турбин со ступенями давления, каждая из которых является, в свою очередь, турбиной с двумя ступенями скорости, что обеспечило их очень высокую компактность. Применение новых конструктивных схем радиальных многоступенчатых турбин позволило создать модельный ряд ручных пневматических шлифовальных машин с широким диапазоном изменения основных параметров, обеспечивающих потребности различных отраслей промышленности.