Научная статья на тему 'Автоматизированная система проектирования деталей прямоточного циклона'

Автоматизированная система проектирования деталей прямоточного циклона Текст научной статьи по специальности «Машиностроение»

119
53
Поделиться
Ключевые слова
АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА / МОДЕЛИРОВАНИЕ / ПРОЕКТИРОВАНИЕ / ПРЯМОТОЧНЫЙ ЦИКЛОН

Аннотация научной статьи по машиностроению, автор научной работы — Кулаков А. Ю., Асламов А. А., Кулакова И. М., Асламова В. С.

Представлена автоматизированная система расчета и проектирования деталей (осевого направляющего аппарата, раскручивающего аппарата и вытеснителя) прямоточного циклона с промежуточным отбором пыли. Система позволяет снизить трудоемкость обработки данных за счет автоматического геометрического профилирования деталей циклона, сократить сроки проектирования и выдавать на печать готовые чертежи.

Похожие темы научных работ по машиностроению , автор научной работы — Кулаков А.Ю., Асламов А.А., Кулакова И.М., Асламова В.С.,

COMPUTER AIDED SYSTEM OF DESIGNING DETAILS OF A DIRECT-FLOW CYCLONE

It’s the presentation of the computer–aided system of calculation and designing of details (axial guide apparatus, untwisting appliance and displacer) of direct–flow cyclone with the intermediate selection of dust. The system permits to decrease the labour-consume of machining of data because of the computer–aided geometric making sections of details of cyclone, to reduce terms of designing and to send for printing prepared sketches.

Текст научной работы на тему «Автоматизированная система проектирования деталей прямоточного циклона»

УДК 621.928.93+004.67+004.421

А.Ю. Кулаков, А.А. Асламов, И.М. Кулакова, В.С. Асламова

АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА ПРОЕКТИРОВАНИЯ ДЕТАЛЕЙ

ПРЯМОТОЧНОГО ЦИКЛОНА

Представлена автоматизированная система расчета и проектирования деталей (осевого направляющего аппарата,

раскручивающего аппарата и вытеснителя) прямоточного циклона с промежуточным отбором пыли. Система позволяет снизить

трудоемкость обработки данных за счет автоматического

геометрического профилирования деталей циклона, сократить сроки проектирования и выдавать на печать готовые чертежи.

Автоматизированная система, моделирование, проектирование,

прямоточный циклон.

A.Yu. Kulakov, A.A. Aslamov, I.M. Kulakova, V.S. Aslamova

COMPUTER AIDED SYSTEM OF DESIGNING DETAILS OF A DIRECT-FLOW CYCLONE

It’s the presentation of the computer-aided system of calculation and designing of details (axial guide apparatus, untwisting appliance and displacer) of direct-flow cyclone with the intermediate selection of dust. The system permits to decrease the labour-consume of machining of data because of the computer-aided geometric making sections of details of cyclone, to reduce terms of designing and to send for printing prepared sketches.

Computer aided system, modelling, designing, direct-flow cyclone.

Проблема инженерной защиты атмосферного воздуха от техногенных выбросов промышленных предприятий в мире и в России чрезвычайно актуальна. В отечественной промышленности для очистки газа от пыли в основном используются низкоэффективные, малопроизводительные противоточные циклоны. Высокую эффективность очистки могут обеспечить высокопроизводительные прямоточные циклоны с промежуточным отбором пыли (ПЦПО), основными преимуществами которых являются: возможность стабильного и эффективного разделения в широком диапазоне варьирования расхода газа и концентрации пыли при сравнительно небольшом гидравлическом сопротивлении [1]. При проектировании прямоточных циклонов также учитываются параметры технологических процессов, и в зависимости от этого аппарат может иметь различные габаритные и конструктивные размеры. Зная эти размеры необходимо детально просчитать каждый элемент конструкции и подготовить документацию для производства циклона. Для сокращения сроков проектирования могут служить различные программные комплексы, ориентированные на решение поставленных задач. В настоящее время нет разработок в области программного обеспечения для проектирования ПЦПО, поэтому разработка автоматизированной системы расчета и проектирования деталей прямоточного циклона является актуальной и практически значимой.

При проектировании прямоточного циклона основную сложность представляет изготовление следующих элементов: осевого направляющего аппарата (ОНА), ответственного за качество очистки газа; раскручивающего лопастного аппарата (РЛА), позволяющего снизить гидравлическое сопротивление циклона; вытеснителя центрального вихря. К проектированию ОНА предъявляется ряд требований: угол на входе в ОНА должен составлять 90°; для качественной закрутки потока угол установки лопаток к радиальной плоскости на выходе из ОНА должен быть 28-35°; лопатки ОНА должны быть спрофилированы таким образом, чтобы вход газа в ОНА был безударным. Для этого лопатки будут изготовлены бицилиндриче-скими и загнутыми по двум радиусам. В выходном сечении ОНА лопатки должны перекрывать друг друга, чтобы не было проскока потока без его закрутки. На выходе из ОНА не должно быть срыва потока с лопаток, что обеспечивается скосом задней кромки лопаток [2]. Геометрическое профилирование ОНА подробно рассмотрено в работе [3].

При геометрическом моделировании раскручивающего лопастного аппарата учитывается угол установки лопаток на входе в РЛА, зависящий от диаметров циклона, ОНА, выходного патрубка чистого воздуха, угла закрутки потока в ОНА, скорости и давления на входе в ПЦПО, а также перепада давления в циклоне [4]. Расчет изделий ПЦПО по разработанным математическим моделям ОНА и РЛА довольно трудоемкий и длительный процесс, поэтому автоматизация этих вычислений является логически обоснованным.

Авторами разработана автоматизированная система расчета и проектирования деталей прямоточного циклона (АСРПДЦ) в среде разработки Borland Delphi с использованием системы автоматизированного проектирования AutoCAD.

160

Рис. 1. Структура АСРПДЦ

Структура АСРПДЦ приведена на рис. 1.

АСРПДЦ ориентирована на решение следующих основных задач: Вычисление размеров оптимальной модели циклона и пересчет размеров для геометрически подобного циклона требуемого диаметра, а также вычерчивание общего вида ПЦПО в системе AutoCAD (подсистема АПРПЦ).

Расчет и построение по введенным размерам чертежей конического, цилиндроконического вытеснителей или профилированного вытеснителя переменного сечения в системе AutoCAD (подсистема АПРПВ).

Нахождение по введенным параметрам ОНА углов и радиусов загиба, проекционных характеристик и развертки лопатки закручивателя, а также размеров цилиндрических вставок и построение чертежей в системе AutoCAD (подсистема АПРПЗ).

Определение угла установки лопаток на входе в раскручивающий аппарат относительно радиальной плоскости в зависимости от конструкции ОНА и характеристик циклона (программный модуль «Расчет угла раскрутки»).

Расчет углов и радиусов загиба, проекционных характеристик и развертки лопастей раскручивающего аппарата, а также размеров цилиндрической вставки и построение чертежей в системе AutoCAD (подсистема АПРПР).

Сохранение рассчитанных значений и имени файла чертежа AutoCAD.

Автоматизированное построение чертежей и рамок формата А3, А4 в соответствии с ЕСКД, с возможностью масштабирования рамки при выходе чертежа за ее поля, а также удобная печать каждого чертежа из одного файла.

>®ш ■ огоомюь\\

Рис. 2. Пример расчета и построения ОНА

Рис. 3. Пример блок-схем: а - расчет и построения ОНА; б - расчет угла раскрутки РЛА

Рис. 4. Пример построения Рис. 5. Внешний вид

вытеснителя ПЦПО

В подсистеме АПРПЗ вводятся габаритные размеры ОНА, угол закрутки, количество лопастей, варьируемый угол загиба лопасти и по методике описанной выше производится расчет недостающих размеров ОНА для построения чертежей в системе AutoCAD. Есть возможность построения четырех чертежей: общего вида ОНА, лопатки, внутренней и внешней втулки. Рассчитанные значения и название чертежа созданного в программе AutoCAD (*.dwg) сохраняются в файле с расширением *юш. На рис. 2 приведен пример расчета и построения ОНА в АПРПЗ по алгоритму, блок-схема которого представлена на рис. 3 а.

Для автоматизации расчета угла установки лопаток на входе в раскручивающий аппарат относительно радиальной плоскости был разработан программный модуль «Расчет угла раскрутки», блок-схема которого приведена на рис. 3 б.

В подсистеме АПРПР вводятся габаритные размеры раскручивающего аппарата, угол раскрутки, количество лопастей, варьируемые угол и радиус загиба лопасти и по описанной выше методике производится расчет недостающих размеров раскручивателя для построения чертежей в системе AutoCAD. Есть возможность построения трех чертежей: общего вида раскручивателя, лопатки и внутренней втулки. Рассчитанные значения и название чертежа, созданного в программе AutoCAD (*.dwg), сохраняются в файле с расширением *юга.

Прямоточный циклон может иметь вытеснитель одного из трех типов: конический, цилиндроконический и профилированный переменного сечения. В подсистеме АПРПВ возможен расчет по введенным размерам вытеснителя и построение чертежа общего вида в системе AutoCAD. Рассчитанные значения и название чертежа созданного в программе AutoCAD (*.dwg) сохраняются в файле с расширением *^к.

Подсистема АПРПЦ имеет три вкладки: «Основные размеры», «Размеры вытеснителя», «Дополнительные размеры», в которых вводятся размеры деталей циклона, указанные на рисунке вкладки (рис. 4). По окончании ввода программа рассчитывает коэффициенты для введенных размеров и строит чертеж общего вида ПЦПО. Коэффициенты позволяют пересчитать размеры для требуемого диаметра циклона в интервале от 100 мм до 1000 мм. Рас-

считанные значения и название чертежа созданного в программе АШоСАЭ (*.dwg) сохраняются в файле с расширением *.йк.

Представленная автоматизированная система позволяет строит чертежи деталей в удобном для печати виде. Распечатать чертежи деталей можно на листах формата А3 и А4 в соответствии с ЕСКД при этом выполняется автоматическое масштабирование чертежей под заданные размеры бумажного носителя. АСРПДЦ позволяет снизить трудоемкость обработки данных за счет автоматического расчета оптимальных размеров деталей циклона, сократить сроки проектирования и выдавать на печать готовые чертежи.

По полученным чертежам была изготовлена лабораторная модель ПЦПО (рис. 5) для визуальных наблюдений за процессом сепарации пыли и ОНА с углом установки лопаток к радиальной плоскости 30°. Диаметр циклона 114 мм. По полученным экспериментальным данным наблюдается повышение эффективности сепарации оксида алюминия в ПЦПО до 96,54% по сравнению с сепарационной характеристикой предыдущей модели ПЦПО [5] (81-82 %) за счет точности изготовления ОНА и РЛА.

ЛИТЕРАТУРА

1. Асламова В.С. Прямоточные циклоны. Теория, расчет, практика / В.С. Асламова // Ангарск: АГТА, 2008. 233 с.

2. Аршинский М.И. Разработка прямоточного циклона для визуального наблюдения / М.И. Аршинский, А.Ю. Кулаков, В.С. Асламова // Сб. трудов молодых ученых и студентов: в 2-х ч. Ангарск: АГТА, 2010. С. 20-22.

3. Асламов А. А. Геометрическая модель лопастного бицилиндрического закручивате-ля / А.А. Асламов, М.И. Аршинский, А.Ю. Кулаков, В.С. Асламова // Сб. трудов молодых ученых и студентов: в 2-х ч. Ангарск: АГТА, 2010. С. 23-25.

4. Кулаков А.Ю. Автоматизация расчета и проектирования деталей прямоточного циклона / А.Ю.Кулаков, А.А. Асламов, И.М. Кулакова, М.И. Аршинский, В.С. Асламова // Современные технологии. Системный анализ. Моделирование. 2011. № 1. С. 110-116.

5. Асламова В.С. Экспериментальное исследование прямоточного циклона с промежуточным отбором пыли / В.С. Асламова, М.И. Аршинский, Н.А. Брагин, А.А. Жабей // Сб. науч. тр. Т.1. Химия и химическая технология. Техническая кибернетика. Строительство. Экология. Ангарск: АГТА, 2009. С. 25-29.

Кулаков Алексей Юрьевич -

аспирант кафедры «Автоматизация и электроснабжение промышленных предприятий» Ангарской государственной технической академии

Асламов Александр Анатольевич -

кандидат технических наук, доцент, профессор кафедры «Машины и аппараты химических производств» Ангарской государственной технической академии

Кулакова Ирина Михайловна -

кандидат технических наук, доцент кафедры «Вычислительные машины и комплексы» Ангарской государственной технической академии

Асламова Вера Сергеевна -

доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой «Автоматизация и электроснабжение промышленных предприятий» Ангарской государственной технической академии

Статья поступила в редакции, 24.07.11, принята к опубликованию 10.10.11