Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Повышение эффективности функционирования пневмопривода оборудования для фасования и упаковки сельскохозяйственной продукции Сиротенко Андрей Николаевич

Повышение эффективности функционирования пневмопривода оборудования для фасования и упаковки сельскохозяйственной продукции
<
Повышение эффективности функционирования пневмопривода оборудования для фасования и упаковки сельскохозяйственной продукции Повышение эффективности функционирования пневмопривода оборудования для фасования и упаковки сельскохозяйственной продукции Повышение эффективности функционирования пневмопривода оборудования для фасования и упаковки сельскохозяйственной продукции Повышение эффективности функционирования пневмопривода оборудования для фасования и упаковки сельскохозяйственной продукции Повышение эффективности функционирования пневмопривода оборудования для фасования и упаковки сельскохозяйственной продукции Повышение эффективности функционирования пневмопривода оборудования для фасования и упаковки сельскохозяйственной продукции Повышение эффективности функционирования пневмопривода оборудования для фасования и упаковки сельскохозяйственной продукции Повышение эффективности функционирования пневмопривода оборудования для фасования и упаковки сельскохозяйственной продукции Повышение эффективности функционирования пневмопривода оборудования для фасования и упаковки сельскохозяйственной продукции
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Сиротенко Андрей Николаевич. Повышение эффективности функционирования пневмопривода оборудования для фасования и упаковки сельскохозяйственной продукции : 05.20.01 Сиротенко, Андрей Николаевич Повышение эффективности функционирования пневмопривода оборудования для фасования и упаковки сельскохозяйственной продукции (на примере линии переработки молока) : диссертация... кандидата технических наук : 05.20.01 Зерноград, 2007 171 с. РГБ ОД, 61:07-5/3397

Содержание к диссертации

Введение

ГЛАВА 1. Состояние вопроса и задачи исследования 11

1.1 Особенности функционирования приводов механизированного перерабатывающего оборудования 11

1.2 Анализ работ по исследованию пневмоприводов 20

1.3 Анализ способов организации движения пневматического привода фасовочной платформы и типы тормозных пневматических устройств 28

1.4 Сравнительный анализ энергосберегающих схемотехнических решений 37

1.5 Задачи исследования 45

ГЛАВА 2. Теоретические предпосылки математического моделирования динамических процессов объекта исследования 48

2.1 Пневмопривод фасовочной платформы установок «Алур 1500» и АДНК 262.000.001ПС с улучшенными энергоскоростными характеристиками 48

2.2 Основные допущения при аналитическом описании рабочего процесса пневмопривода фасовочной платформы и его динамических характеристик 52

2.3 Математическая модель рабочего процесса пневмопривода фасовочной платформы. 53

2.4 Устойчивость математической модели рабочего процесса пневмопривода фасовочной платформы 64

Выводы 68

ГЛАВА 3. Программа и методика экспериментальных исследований 69

3.1 Цель и основные задачи экспериментальных исследований и методы их решения. 69

3.2 Экспериментальный стенд для исследования рабочего процесса пневмопривода фасовочной платформы с рекуперацией энергии в дополнительный объем 70

3.3 Методика проведения экспериментальной проверки 75

3.4 Методика многофакторного вычислительного эксперимента 78

4. Результаты исследования пневмопривода фасовочной платформыс улучшенными энергоскоростными характеристиками 82

4.1 Проверка на характеристическое совпадение результатов теоретических и экспериментальных исследований 82

4.2 Проверка адекватности экспериментальных данных теоретическим исследованиям . 84

4.3 Результаты сравнительного вычислительного эксперимента 87

4.4 Результаты сравнительного вычислительного эксперимента 94

4.5 Методика инженерного расчета 97

4.6 Область применения 103

Выводы 107

5. Оценка экономической эффективности пневмопривода фасовочной платформы с рекуперацией энергии 109

5.1. Общие положения по экономическому обоснованию эффективности предложенного пневмопривода фасовочной платформы 109

5.2. Концепция обоснования эффективности предложенного пневмопривода фасовочной платформы 110

5.3. Модернизируемая пневмосистема фасовочной машины АДНК 262.000.00ШС... 110

5.4. Определение величины затрат на расчетно-монтажные работы по применению предложенного пневмопривода фасовочной платформы 111

5.5. Определение цены пневмопривода фасовочной платформы АДНК 262.000.001ПС113

5.6 Расчет эксплуатационных затрат на производство одной единицы продукции выпускаемой фасовочной машиной АДНК 262.000.001ПС до и после модернизации 115

5.7 Определение величины прибыли от использования нового технического средства .119

5.8. Оценка эффективности технического проекта 120

5.9. Определение индекса доходности 120

5.10. Определение внутренней нормы доходности 121

Общие выводы 123

Литература 125

Приложения 140

Введение к работе

Эффективность современного производства продукции сельского хозяйства определяется уровнем механизации и автоматизации технологических процессов, производительностью, надежностью, гибкостью технологического оборудования, себестоимостью изделия и достигается применением прогрессивных технологий, модернизацией оборудования, сокращением обработки и переработки продукции.

Если время переработки продукта или его обработки сопоставимо со временем вспомогательных операций технологического оборудования, то его производительность и энергозатраты зависят от характеристик приводов, обеспечивающих эти операции. В этом случае характеристики привода в значительной мере определяют характеристики оборудования. Эта особенность характерна для фасовочно-упаковочного оборудования.

В современном механизированном и автоматизированном оборудовании для переработки сельскохозяйственной продукции используются различные типы приводов: гидравлические, пневматические, электрические и комбинированные.

Преимущества пневматических приводов по сравнению с другими типами приводов - это сочетание таких свойств как, гигиеничность, возможность работы в агрессивных средах, удобство автоматизации, технологическая гибкость и надежность.

Долговечность работы пневматического привода составляет в среднем ЮООО-ЗбОООч (или 12-50 млн. циклов) при линейных скоростях перемещения исполнительных органов до 15 м/с /76/.

Это обусловило пневмофицирование основных и вспомогательных операций в фасовочных автоматах типа «Алур», АДН, АДНК, АДНК ЛР, АФБ, в фасовочных машинах с вертикальным пакетообразователем типа ТПА, КЖМ-75.

Переработка молока позволяет получать самую различную продукцию, но конечной операцией является фасование и упаковка. Для фасования жидкой и пастообразной молочной продукции применяются пневмофициро-ванные фасовочные автоматы типа АДН, «Алур».

В дозировочно-наполнительном автомате «Алур 1500» потребление сжатого до давления 0,6МПа воздуха составляет 3 м3/час, из которых 0,5м /час требует операция поворота фасовочной платформы. Эта операция наиболее энергозатратная и инерционно нагруженная. Снижение энергозатрат пневматических приводов, нагруженных значительными инерционными нагрузками, возможно торможением его выходного звена противодавлением с рекуперацией энергии в дополнительный объем. Однако значительная величина «пассивного» объема в полости торможения пневмопривода затрудняет расчет его параметров и не позволяет применять существующие методы упрощенного расчета.

Важным экономическим показателем пневматического привода является его энергоемкость. На производство сжатого воздуха тратится в среднем около 10% всей электрической энергии /94/.

Поэтому актуальна проблема повышения эффективности функционирования пневмофицированного оборудования для фасования и упаковки молочной продукции совершенствованием его пневматического привода.

Однако такой недостаток, как сжимаемость рабочей среды в пневматическом приводе приводит к неравномерности движения выходного звена, что усложняет управление перемещением исполнительных механизмов, снижает точность их остановки и повышает энергозатраты, обуславливая применение пневматического привода в тех технологических процессах, где нет необходимости в регулировании закона движения выходного звена и остановки в промежуточных точках.

В связи с этим, сформулирована цель работы - разработать методы и средства, обеспечивающие повышение эффективности функциониро-

вания пневматического привода оборудования для фасовки и упаковки молочной продукции.

Объект исследования - рабочий процесс пневмопривода фасовочной платформы с рекуперацией энергии в дополнительный объем.

Предмет исследования - аналитические и функциональные связи между основными параметрами пневмопривода фасовочной платформы и начальными параметрами дополнительного объема.

Научная новизна работы заключается в следующем:

-разработана математическая модель астатических процессов, протекающих при торможении способом противодавления в дополнительный объем выходного звена пневмопривода, связанного с фасовочной платформой;

-получены общие функциональные зависимости критериев рабочего времени и энергозатрат от задаваемых начальных параметров дополнительного объема пневмопривода фасовочной платформы;

-установлены рациональные параметры дополнительного объема пневмопривода фасовочной платформы для минимальных энергетических затрат;

- установлено влияние начальных параметров дополнительного объема на рабочий процесс пневмопривода фасовочной платформы установки для фасования и упаковки молочной продукции «Алур 1500» и АДНК 262.000.001ПС.

Практическая ценность работы заключается в следующем:

для фасовочных автоматов «Алур 1500» и АДНК 262.000.001ПС разработана принципиальная схема пневмопривода фасовочной платформы с возможностью рекуперации энергии в дополнительный объем, начальные параметры которого могут задаваться;

получено программное обеспечение для проектирования и расчета пневмопривода фасовочной платформы с торможением дросселированием, противодавлением в «пассивный» и дополнительный объемы;

определены рациональные параметры дополнительного объема, обес-

печивающие максимальное быстродействие или минимальные энергозатраты пневмопривода фасовочной платформы установки для фасования и упаковки молочной продукции;

- предложена методика инженерного расчета параметров торможения пневмопривода фасовочной платформы при рекуперации энергии в дополнительный объем с задаваемыми начальными параметрами.

Исследования проводились с использованием теории термогазодинамики, теории автоматического регулирования, теории планирования многофакторного эксперимента, теории математической статистики, методов проведения натурного эксперимента и методов численного решения дифференциальных уравнений.

На защиту выносятся следующие основные научные положения:

математическая модель, описывающая процессы, протекающие в пневмоприводе при торможении фасовочной платформы противодавлением в дополнительный объем с задаваемыми начальными параметрами;

аналитические зависимости, описывающие процесс функционирования пневмопривода фасовочной платформы при торможении противодавлением с рекуперацией энергии в дополнительный объем, начальные параметры которого задаются;

алгоритм и методика инженерного расчета пневмопривода фасовочной платформы при торможении противодавлением и рекуперацией энергии в дополнительный объем с задаваемыми начальными параметрами.

Особенности функционирования приводов механизированного перерабатывающего оборудования

Расширение возможностей перерабатывающего оборудования, его характеристик и эксплуатационных свойств неразрывно связано с необходимостью организации движения исполнительного органа и связанного с ним привода. Остановка рабочего органа оборудования с допустимой точностью зависит не только от типа привода, кинетической энергии рабочего органа, но и от способа осуществления торможения и фиксации, возможности регулирования скорости.

В перерабатывающем сельскохозяйственные продукты оборудовании применяются электрические, гидравлические, пневматические и комбинированные типы приводов. Определяющими факторами в выборе типа привода являются: закон движения и качество выполнения технологической операции, стоимость, энергоскоростные, эксплуатационные, гигиенические характеристики, компоновка элементов оборудования и их технологические возможности, система управления, доступность и однотипность энергоносителя.

Широкое применение электропривода обусловливается простотой преобразования электроэнергии в механическую и, как следствие, высоким коэффициентом полезного действия, единым энергоносителем для силового и управляющего контура. Технологическая гибкость, гигиеничность, сравнительная простота управления обусловили широкое применение электропривода в перерабатывающем оборудовании /66/, но низкая напряженность рабочей среды 0,5-1 МПа /99/, значительные габаритные размеры, необходимость защиты контактов в случае регулярного дезинфицирования моющими растворами и высокая инерционность негативно сказываются на его быстродействии (рисунок 1.1).

Для согласования нагрузочных и силовых характеристик электродвигателя и исполнительного механизма требуются механические передачи. При необходимости преобразования электроэнергии в механическую энергию привод значительно усложняется и требует специальных преобразующих устройств.

Самой высокой напряженностью рабочей среды обладает гидравлический привод 35 - 100 МПа /11,70,99/, поэтому габаритные размеры гидродвигателя в среднем на 80 % меньше размеров электродвигателя.

Гидропривод малоинерционен, имеет возможность бесступенчатого регулирования скорости выходного звена для поступательных перемещений в диапазоне от 5-10"5м/с до 1,5 м/с (рисунок 1.1), обеспечивает высокую точность выполнения операций, поэтому находит применение в следующих приводах машин, перерабатывающих сельскохозяйственные продукты: приводы измельчения продуктов, приводы волчков подачи сырья и шнеков фризеров и смесителей, гидроподъемники сырья. Следует отметить, что 50 % всех автоматических линий /99/, до 40% промышленных роботов /52/ оснащены гидроприводом. Для гидроцилиндров частота реверсов может достигать 6,6 Гц /63,99/. Стабилизация работы гидропривода не зависит от нагрузки, не требует сложных устройств.

К недостаткам следует отнести сложность изготовления и обслуживания, низкую гигиеничность, высокую стоимость, повышенную пожароопас-ность, нецентрализованность энергоносителя и неэкологичность энергоносителя.

Пневмоприводы широко применяется при автоматизации циклично повторяющихся процессов. От других видов приводов его выгодно отличает простота конструкции, низкая стоимость, доступность энергетического носителя, надежность, долговечность, возможность работы в агрессивных средах, пожаробезопасность, гигиеничность и экологичность энергоносителя. В отличие от гидропривода, он не требует сливных линий, характеризуется меньшими линейными потерями, лучше переносит длительные перегрузки, вибрации, резкие колебания нагрузки, частое реверсирование, обеспечивает более высокие скорости движения выходного звена 0,005 - 10 м/с при рабочем ходе 1 - 3 м (рисунок 1.1).

Рабочая среда пневмопривода обладает низкой стоимостью, экологична и позволяет использовать централизованный энергетический источник. Вместе с тем, при одинаковых габаритах, пневмоприводы обладают меньшей напряженностью рабочей среды 0,6 - 1 МПа, почти такой же, как у электропривода, поэтому при небольших скоростях перемещения целесообразнее применять электропривод.

Основные преимущества пневматических приводов, по сравнению с электроприводами, в возможности воспроизведения возвратно-поступательного движения без передаточных механизмов, в малой инерционности (при работе с незначительными нагрузками) и в том, что при остановке он не потребляет энергии.

Однако к его основным недостаткам относится низкий коэффициент полезного действия, низкое быстродействие пневмоавтоматики при протяженности пневматических линий более 5м, сжимаемость рабочей среды и, как следствие, нестабильность характеристик привода. Это приводит к неравномерности движения выходного звена, усложняет управление перемещением исполнительных механизмов оборудования, снижает точность позиционирования и повышает энергозатраты пневмоприводов, обуславливая их применение там, где нет необходимости в регулировании закона движения выходного звена и позиционирования в промежуточных точках.

Если сопоставить возможности различных приводов поступательного движения автоматизированного оборудования (рисунок 1.1), то видно, что пневматические приводы имеют более широкий диапазон скоростей и перемещений.

Пневмопривод фасовочной платформы установок «Алур 1500» и АДНК 262.000.001ПС с улучшенными энергоскоростными характеристиками

Управление пневматическим двигателем (ПД), приводящим в движение рабочий орган (РО) через передаточно-преобразующий механизм (НИМ), осуществляется по сигналу системы управления (СУ) регулирующим устройством (РУ), связанным с источником энергии (ИЭ). Торможение пневматического двигателя происходит противодавлением в аккумулятор (А), начальные параметры которого задаются приводом аккумулятора (ПА), управляемым системой управления в зависимости от заданной координаты х3 позиционирования. Энергия, накопленная в аккумуляторе, используется для последующего разгона фасовочной платформы.

Проведенное сравнение достоинств и недостатков существующих схемотехнических решений позволило предложить принципиальную схему пневмопривода фасовочной платформы установок «Алур 1500» и АДН262000.001ПС, представленную на рисунке 2.2, где: ФП - фасовочная платформа; ПЦ - пнев-моцилиндр поворота фасовочной платформы; А -дополнительный объем; Р1, Р2 - распределители управления пневмоцилиндром поворота фасовочной платформы и дополнительным объемом соответственно; РЗ - распределитель включения пневмопривода фасовочной платформы; Р4 - концевой распределитель начального положения штока; Р5, Р6 - пилоты управления распределителем Р1; Р11, Р10 - пилоты управления распределителем Р2; Р7 - концевой распределитель подачи сигнала на начало торможения с рекуперацией; Р8 - концевой распределитель подачи сигнала об окончании реверса фасовочной платформы с использованием накопленной энергии; РК - редукционный клапан зарядки дополнительного объема; ПК - предохранительный клапан.

Работа пневмопривода фасовочной платформы осуществляется следующим образом: перед запуском все элементы находятся в положениях, показанных на схеме. В начале рабочего цикла фасовочная платформа находится на упоре У. Начальное давление в штоковой полости ГЩ равно магистральному, а в поршневой полости - атмосферному.

Все элементы пневмопривода находятся в положениях, показанных на схеме. Команда на начало движения подается по каналу переключением золотника распределителя Р9 в крайнее левое положение, сжатый воздух из магистрали через золотник концевого распределителя Р4 переключит пилот управления Р5 распределителя Р1, в крайнее верхнее положение.

Золотник распределения Р1 переместится в крайнее правое положение и начнется разгон ФП и связанного с ним штока ПЦ. Разгон продолжается до тех пор, пока не сработает путевой распределитель Р7, подающий команду на торможение ФП. Золотник распределителя Р1 переместится в положение «нейтраль», произойдет «отсечение» поршневой и штоковой полостей ПЦ от магистрали и атмосферы соответственно. Золотники пилота управления Р5 и распределителя Р1 вернутся в исходные положения, а золотник пилота Р10 займет крайнее верхнее положение и переключит золотник распределителя Р2 в крайнее левое положение. Произойдет соединение полости торможения (штоковая) ПЦ с дополнительным объемом А, газ в котором имеет свои начальные параметры.

С этого момента начнется торможение фасовочной платформы с реку перацией энергии сжатого воздуха в дополнительный объем. Начальные параметры дополнительного объема (давление и объем) и точка переключения на торможение подобраны таким образом, чтобы шток ПЦ остановился после того, как повернется фасовочная платформа.

Реверс движения выходного звена ПЦ начнется после его остановки (возможно с незначительным «перебегом») под действием перепада давлений между его штоковой и поршневой полостями. Начнется движение штока в обратную сторону с использованием рекуперированной в штоковой полости и дополнительном объеме энергии, которое будет длиться до тех пор, пока не используется вся накопленная энергия. Тогда сработает путевой распределитель Р8 и произойдет отключение дополнительного объема от штоковой полости ПЦ, путем переключения пилотов управления Р10, Р6 и Р11 в крайние верхние и нижнее положение соответственно. Золотник распределителя Р2 переключится в крайнее левое положение и соединит полость дополнительного объема с редукционным клапаном РК, через который начнется заполнение дополнительного объема сжатым воздухом из сети до величины заданного начального давления. Золотник распределителя Р1 переместится в крайнее правое положение и соединит штоковую полость ПЦ с магистралью, а поршневую полость через глушитель Г - с атмосферой. Перемещение ИО будет продолжаться до упора У и срабатывания концевого распределителя Р4. Далее цикл повторяется.

Предохранительный клапан ПК предохраняет дополнительный объем от избыточного давления, варьируя начальными параметрами которого можно добиться их рационального сочетания для снижения энергоемкости пневмопривода фасовочной платформы без снижения производительности и изменения положения концевых распределителей Р7 и Р8. Это повышает технологические возможности установок «Алур 1500» и АДНК 262.000.00 ШС при перенастройке на фасование и упаковку молочного продукта другой вязкости или изменения емкости стаканчиков.

Экспериментальный стенд для исследования рабочего процесса пневмопривода фасовочной платформы с рекуперацией энергии в дополнительный объем

Для анализа рабочего процесса разработанного пневмопривода фасовочной платформы в момент торможения и разгона используется математическая модель /41,92/. Ее адекватность необходимо подтвердить экспериментально на стенде /87/, общий вид которого представлен на рисунке 3.1 (а,б). Он включает в себя: стол с грузом, трехлинейный двухпозиционный распределитель (Р2) для подключения магистрали питания к приводу, глушитель (Г), пневмоцилиндр (ПЦ), управляемый трехпозиционным пятилинейным распределителем (Р1) (3312 УХЛ (ТУ2-053-1807-86). Золотник распределителя был доработан под показанный на схеме (рисунок 3.2) вариант перекрытия каналов в нейтральном положении. Давление в системе настраивается редукционным клапаном РК2) 122-16 У4 ГОСТ 18468-79 узла подготовки воздуха (УПВ) П-Б1 16/20 08 У4 ТУ2-053-1308-77, содержащим фильтр и маслораспылитель. Давление в пневмоаккумуляторе (ПА) устанавливается редукционным клапаном (РК1) 122-16 по манометру Ml в зависимости от величины тормозного пути и приведенной перемещаемой массы фасовочной платформы, после чего ПА отсекается от магистрали вентилем. Перемещая поршень гидроцилиндра, используемого как ПА, подачей или сливом жидкости (АМГ-10) из штоковой полости изменяется объем ПА. Начальное давление регулируется редукционным клапаном РК1. Изменение начального давления и объема в ПА позволяет регулировать длину рабочего хода выходного звена пневмоцилиндра.

Эксперимент проводился при горизонтальном размещении пневмоцилиндра. Распределитель Р1 первоначально находится в положении показанном на принципиальной схеме стенда (рисунок 3.2). Питание в поршневую полость пневмоцилиндра подается переключением Р2 в крайнее правое положение. Подключение дополнительной полости в момент торможения стола происходит переключением Р1 в нейтральное положение. Величина приведенной нагрузки учитывала силы трения в уплотнениях пневмоцилиндра.

При испытаниях шток пневмоцилиндра был жестко связан со станиной, а гильза - с платформой. Общая масса платформы составила т=34 кг. Давление сжатого воздуха в магистрали питания составляло рм=6,3-105Па.

Измерительный комплекс стенда рисунок 3.3, приложения 3 состоит из следующих элементов: ДЦ1,2 - датчики давления рабочей и выхлопной полостей пневмоцилиндра соответственно и датчик давления на входе в распределитель - для определения его времени срабатывания, ДП - датчик перемещения.

В качестве измерительной аппаратуры использовались: датчики давления (рисунок 3.1.(г,д)) МД-10Т - для измерения давлений в поршневой и штоковой полостях пневмоцилиндра соответственно (на схеме ДД1 и ДД2) и ТД-10 (на схеме ДДЗ) реостатного типа, реохордный датчик перемещения (рисунок 3.1.(в)) (точность измерения 0.1мм). Время запаздывания сигнала после срабатывания распределителя Р1 регистрировалось датчиком ДДЗ -ТД-10, стоящим в линии нагнетания на входе в распределитель. Все датчики, кроме ДДЗ, имеют линейную характеристику. Точность останова измерялась микрометром. Преобразование аналогового сигнала в цифровой производилась аналого-цифровым преобразователем (АЦП) L-305. В качестве регистрирующего устройства использовался персональный компьютер (ПК) IBM-486, Это позволило визуально оценить динамику процессов, происходящих в пневмоприводе. Скорость исполнительного органа определялась дифференцированием сигнала перемещения (f(v)=(f(x2)-f(xi))/At).

Проверка адекватности экспериментальных данных теоретическим исследованиям

Эффективность предложенного пневматического привода, была рассмотрена на примере пневмопривода траверсы машины типа АФБ (рис. 1.3, 1.4). Исследовались основные способы управления пневмоцилиндром подачи траверсы (дросселированием, противодавлением в дополнительный и пассивный объемы) /89,93/. Пневмоцилиндр имел следующие параметры: - площадь поршневой полости - 85,4-10"5м2; - площадь штоковой полости - 42- 10"5м2 м2; - приведенный к площади поршня пассивный объем поршневой полости 0,2 м; - приведенный к площади штоковой полости пассивный объем штоковой полости - 0,18 м; - максимальный ход поршня пневмоцилиндра -1м; - температуру окружающей рабочей среды - 340 К; - температуру рабочей среды в магистрали - 340 К; - абсолютное давление рабочей среды в магистрали - 7,3-105 Па; - абсолютное давление окружающей рабочей среды - 105 Па; - приведенную массу перемещаемого груза - 34 кг; Эффективные площади проходных сечения каналов выхлопа и нагнетания: - для способов противодавления - 2,8-10" м , 2-Ю" м соответственно; - для способа дросселирования -6-10" м , 3-10" м соответственно; - длинна рабочего хода - 0,934м. Характеристики способов представлены графически на рисунке П3.2 приложения 3, численные значения - в таблице П3.5 приложения 3. Все значения давлений приведены в абсолютном виде, так как относительный вид неприемлем для программных вычислений (при определении массовых расходов происходит деление на 0).

Анализ результатов эксперимента показал, что минимальное время перемещения траверсы у способа управления противодавлением в «пассивный» объем - 0,97 сек. Ближе всего к нему находится способ торможения в минимальный дополнительный объем с максимальным начальным давлением - 0,99 сек.. Скорости перемещения траверсы у этих способов примерно равны - 2,36 м/с и 2,35 м/с соответственно. Разница во времени перемещения при равных скоростях объясняется более высокой сжимаемостью рабочей среды в выхлопной полости у первого способа, по сравнению со вторым, что сказывается на величине координаты переключения на торможение - 0,289м у способа управления противодавлением в «пассивный» объем пневмоци-линдра, и 0.298м у способа торможением в минимальный дополнительный объем с максимальным начальным давлением 7,3-10 Па.

Энергетические затраты вычислялись как произведение давлений в полостях пневмоцилиндра на величину объемов. Численные значения давлений и объемов берутся непосредственно перед началом торможения для вычисления энергозатрат, а для вычисления рекуперации энергии - при останове. К ним суммируется произведение начального давления в дополнительном объеме на величину самого объема.

Максимальные энергетические затраты соответствуют способу управления дросселированием - 395,89Дж. Способу противодавления соответствуют затраты - 281,51 Дж., а минимальные затраты энергии у способа реку-перации в дополнительный объем с параметрами 40-10" м и начальным давлением 105 Па - 251,45 Дж.

Максимальная рекуперация энергии соответствует способу торможения в дополнительный объем с параметрами 40-10"6 м3 и начальным давлением 7,3-105Па - 203,94 Дж. Однотипность энергетических параметров позволяет ввести обобщенный критерий оценки экономичности способа торможения, равный отношению затраченной энергии к рекуперированной.

Наименее энергоемкий способ - рекуперация энергии торможения в дополнительный объем с параметрами 40-10"6м3 и начальным давлением 105Па.

Обобщенный критерий затрат составил для способа противодавления в пассивный объем пневмоцилиндра - 2,77, а для рекуперации в дополни-тельный объем; 2,48 - для величины дополнительного объема 42-10" м и начального давления 7,3-105Па, 1,89 - для величины дополнительного объема 168-10" м и начального давления 10 Па.

Сравнение показало, что пневмопривод с торможением противодавлением, уступает в экономичности предложенному пневмоприводу: в 1,12 для параметров дополнительного объема 42-10 м и начального давления в нем 7,3-105Па; в 1,47 раза - для величины дополнительного объема 168-10 м и начального давления в нем 10 Па.

Быстродействие пневмопривода с торможением противодавлением в пассивный объем выше на 2% и 6% по сравнению с предложенным пневматическим устройством для параметров дополнительного объема 42-10"6м3, 7,3х105 Па и 168-10"6 м3,105 Па соответственно (таблица П3.5, приложение 3).

Похожие диссертации на Повышение эффективности функционирования пневмопривода оборудования для фасования и упаковки сельскохозяйственной продукции