Выработка и потребление электроэнергии в современном мире возрастают быстрыми темпами, удваиваясь примерно каждые 10-15 лет. На сегодняшний день в большинстве стран основой энергетики являются тепловые электрические станции. Тепловые электростанции потребляют огромное количество ископаемого топлива, запасы которого ограничены и не могут быть возобновлены. Кроме того, тепловые станции, входящие в состав атомных станций, загрязняют окружающую среду и могут вызвать опасное в перспективе тепловое "загрязнение" нашей планеты.
    Постоянное уменьшение запасов органических видов топлива, увеличение стоимости их добычи, опасность загрязнения окружающей среды заставляет проявлять повышенный интерес к возможности создания энергетических установок, базирующихся на использовании энергии Солнца, океана и ветра, экологически абсолютно "чистых", не дающих при эксплуатации никаких отходов и позволяющих сократить потребление органических видов топлива.
    Одним из способов решения проблемы является использование энергии Солнца, что позволит в значительной мере заполнить разрыв между наличием и потребностью в энергетических ресурсах. Существует много пулей использования солнечной энергии. Наибольший интерес предоставляет возможность получения па базе солнечного излучения электрической энергии. Наиболее часто применяется традиционная паросиловая схема, в шторой в качестве источника тепла используется солнечная энергия. Основным элементом такой солнечной электростанции является солнечный паровой котел с полем специальных, чаще всего плоских, зеркал гелиостатов, концентрирующих и направляющих энергию Солнца на нагревательные поверхности котла. Гелиостат включает в себя кроме зеркала два привода, управляющих положением зеркала в азимутальном и зенитальном направлениях и являющихся самыми сложными узлами установки.
    Изначально зеркало гелиостата приводилось во вращение через редуктор электроприводом ПТ-293, который состоит из шагового электродвигателя (типа Ш-2, 65/50-03), косозубой цилиндрической передачи и однозаходной червячной передачи. Конструктивно электропривод выполнен в виде одного узла.
    Редуктор зенитального привода является 2-х ступенчатым, состоит из 2-х цилиндрических прямозубых передач. При этом шестерня первой ступени установлена на валу электропривода, а колесо второй выполнено в виде зубчатого сектора, связанного с зеркалом.
    Применение шагового электродвигателя вызывает ряд затруднений: шаговый электродвигатель является дорогим, имеет значительные размеры и вес, низкий КПД и требует очень сложную схему коммутации его обмоток.
    Использование серийных асинхронных электродвигателей с короткозамюгутым ротором требует реализации в приводе значительного передаточного числа, реализация которого с помощью цилиндрических или червячных передач нецелесообразна. При использовании цилиндрических передач резко усложнится конструкция редуктора, а при использовании червячных передач снизится КПД редуктора.
    В данных условиях целесообразно применение дискретных передач[1,2]. Рацио­нально расположить дискретный привод, который состоит из асинхронною электро­двигателя и дискретного редуктора, взамен электропривода ПТ-293, т.е. вместо узла включающего шаговый электродвигатель, цилиндрическую и червячную передачи. В этом случае при соблюдении совпадения присоединительных размеров переход на ис­пользование дискретной передачи сведется к замене одного узла другим.
    Используемая в данном приводе дискретная передача является передачей преры­висто-пульсирующего типа. Существуют также передачи непрерывно-пульсирующие и безостановочно-пульсирующие, но они более сложны в изготовлении и обеспечение их реверсирования требует более сложных конструктивных решений, по сравнению с дан­ной передачей. На рисунке 1 приведен общий вид дискретного привода.

    Дискретная передача состоит из внутреннего зубчатого диска, насаженной на него зубчатой обоймы, которые имеют соответственно z1 пазов и z2 впадин. В пазы диска вставлены вкладыши, стремящиеся под действием подпорных пружин выйти из своих гнезд. Наружной обойме сообщаются колебательные движения от генератора колеба­ний. Генератором колебаний служит эксцентриковый вал с ползуном. При вращении эксцентрикового вала ползун сообщает наружной обойме колебательное движение. При движении обоймы против часовой стрелки правая сторона ее впадины, находящая­ся в контакте с подпружиненным вкладышем поворачивает диск в том же направлении. При обратном движении наружной обоймы диск остается неподвижным, поэтому в конце обратного хода обоймы следующий вкладыш под действием опорной пружины входит в следующую впадину обоймы и в результате при повторном колебании обой­мы против часовой стрелки вместе с ней поворачивает и диск на угол, соответствую­щий амплитуде колебаний. Так в контакт вступают поочередно все подпружиненные вкладыши.
    Дискретная передача характеризуется: высоким КПД, поскольку передача нагруз­ки происходит без скольжения между контактирующими вкладышами диска и впади­нами обоймы, в отличие от зубчатых и червячных передач, где всегда имеет место скольжение между зубьями; большим передаточным числом.
    Передаточное число дискретной передачи равно:

    Наибольшее значение передаточного числа будет в том случае, когда число зубь­ев обоймы да один зуб больше числа зубьев диска z2 - z1 = 1, то есть:

    Таким образом, максимальное значение передаточного числа дискретной переда­чи прерывисто-пульсирующего типа равно произведению числа зубьев взаимодейст­вующих диска и обоймы.
    Значительное передаточное число обеспечивает возможность использования ком­пактных серийно выпускаемых быстроходных асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором.
    При применении дискретною привода затраты энергии на вращение зеркал поля гелиостатов уменьшатся на 54%.
    В результате проведенной работы был спроектирован и рассчитан привод гелио­стата СЭС 5 на основе дискретною редуктора. Присоединительные размеры и габарит­ные размеры были сохранены такими же как и у электропривода ПТ-293. Все расчеты производились в модулях системы АРМ WinMachine, которые облегчают и ускоряют процесс проектирования.
    Дискретный привод включает в себя следующие узлы и комплексы деталей, объе­диненные но функциональному назначению: комплекс деталей корпуса привода; ком­плекс деталей генератора колебаний; комплекс деталей кулисы; узел самоторможения; комплекс деталей механизма реверсирования.
    Расчет механизма реверсирования сводится к проверке следующих основных ус­ловий: проверка прочности ведущего вала, оценка работоспособности подшипников.
    В результате проведенных расчетов было установлено, что прочность ведущего вала обеспечена, а долговечность подшипников значительно больше требуемой и их работоспособность будет обеспечена.
    Расчет дискретною редуктора заключается в расчете вкладышей и подпорных пружин. Вкладыши редуктора являются весьма ответственными деталями. Расчет вкла­дышей сводится к проверке соответствующих условий прочности. В результате прове­денных расчетов было установлено, что прочность вкладышей обеспечена при дейст­вии максимально возможных нагрузок в системе привода гелиостата.
    Проведенные расчеты показали, что прочность и работоспособность деталей при­вода с дискретным редуктором обеспечена. При этом значительно снижена материало­емкость и стоимость привода гелиостата, что позволяет получить высокий экономиче­ский эффект уже на этапе строительства солнечной электростанции.

    1. Порошин И.И. Методические рекомендации по расчету и конструированию дискретных передач. Донецкий ПромстройНИИпроект Госстроя СССР. Донецк, 1979.
    2. Оніщенко В.П. Конструкція і розрахунок основних параметрів імпульсних електромагнітних передач // Вісник державного університету економіки i торгівлі, науковий журнал, серія "Технічні науки". - 2000. - №6. Донецьк. - С. 24-34.