CC BY
29
УДК 621.311
В.С. Сальников, О.А. Ерзин, С.С. Курских (Тула, ТулГУ)
ИДЕНТИФИКАЦИЯ ПАРАМЕТРОВ МОДЕЛИ ЭНЕРГОПОТРЕБЛЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВА КИСЛОТОУПОРНЫХ ИЗДЕЛИЙ
Рассмотрена параметризация математического описания энергоэффективности технологического комплекса производства керамических изделий с помощью характеристик технологического оборудования и материальных потоков.
Для идентификации параметров модели энергопотребления технологических комплексов производства кислотоупорных изделий (ТКПКИ) сделаны следующие допущения:
- массовая производительность всех агрегатов технологической цепочки одинакова;
- эквивалент кирпи'ча сырца на всех этапах технологической цепочки до входа в сушильную печь имеет неизменную массу и отличается только размером фракций;
- размеры и форма фракций, входящих в эквивалент сырца, постоянны и определяются в основном параметрами технологического оборудования;
- суть технологической операции с энергетической точки зрения заключается в повышении собственной энергии сырца-эквивалента за счет изменения суммарной пощади фракций, входящих в него;
Введем понятие сырца-эквивалента. В этом случае по аналогии с [1] может быть предложено следующее выражение для собственной энергии сырца-эквивалента на выходе е -й операции
Wi = щаРР.Кр.КР., (1)
где n - число фракций, входящих в состав единичного сырца-
эквивалента; Gj - удельна поверхностная энергия фракции; Fp. -
условная площадь поверхности фракции; Кр. - коэффициент, учитывающий изменение плотности материла сырца в процессе выполнения операции; Kf. - коэффициент, учитывающий изменение формы фракции сырца-
эквивалента в процессе выполнения операции.
Число фракций (здесь фракция - это геометрический вид элемента материального потока), входящих в состав сырца-эквивалента,
mc Vc
nj = ent —— « ent ——, (2)
mFj VFj
где mc, Vc - масса и объем сырца-эквивалента соответственно; mFt, Vf( -
средние значения массы и объема фракции, входящей в состав сырца-эквивалента после / -й операции.
Коэффициент изменения плотности материала сырца „ ркирп
Кр =~— ’
где Ркирп - плотность материала готового изделия (кирпича); рс. -
плотность материаа сырца фракции.
Коэффициент формы фракции сырца-эквиваента удобно представить следующей зависимостью:
К
У
F■
пРг
(4)
Р=Рг
где Ур - среднее значение объема фракции; Упр - объем паралелепи-
педа, имеющего площадь поверхности, равную пощади поверхности фракции Рр.
Поскольку вид продукции в исследуемом производстве не изменяется с течением времени ни по форме, ни по рамерам, то паралелепипед для этих целей целесообразно взять с соотношением сторон равным соотношению сторон, в готовом реаьном изделии - кирпиче 1:2:4.
В этом случае коэффициент формы принимает более конкретный
вид:
К
Ур
0,75- р
Р
1,5
(5)
Р
В качестве полезной энергии преобразования технологической операции будем рассматривать энергию, равную модулю изменения собственной энергии,
Ж.р =
Жг -Ж(М)
(6)
Интересно отметить, что собственна энергия сырца-эквтаента по ход технологического процесса в отличие от механической обработки может не только увеличиваться [1], но и уменьшаться. Это объясняется дроблением и неоднократным смешиванием фракций сырца в рабочем пространстве технологического оборудования в единую массу и формированием из нее новой фракции, например, в смесителе, в прессе, в запаснике.
При анаизе транспортных операций обнаружено, что они не имеют горизонтаьных участков и в основном, за исключением операции транспортировки из запасника, связаны с подъемом материаов на определенную высоту. С учетом этого момента полезна работа на транспортной операции может быть рассчитана по следующей зависимости:
Жтр/ тсг & ( /01
1 -
\2 V
К1г У
+ hi),
(7)
где тс - масса транспортируемого единичного сырца-эквивалента;
/о - идеальное значение трения в транспортной системе; Iг - длина транспортной линии на г-й операции; Иг - высота подъема (опускания) транспортной линии на г -й операции.
Энергию фонового потока, приходящуюся на единичный сырец-эквиваент, целесообрано представить с учетом производственных площадей, занимаемых соответствующими агрегатами. При этом будем учитывать, что общий фоновый поток, воздействующий на производственную площадь, складывается из потоков электрической энергии на вентиляцию, освещение, отопление и тепловой энергии. Для любого вида обооудования, задействованного в технологическом процессе на г -й операции, значение энергии фонового потока, приходящегося на единичное изделие,
Рт 1 Ру г тс,
=—--------, (8)
1 Р О
1 у у тг
где Р - площадь производственного участка, занимаемого г -м оборудо-
ванием, с учетом проходов и зон обслуживания; Ощ - массовая производительность / -го оборудования, кг/с.
Для идентификации операции во временной области введена функция
/г = 1(* - ) - К* - ) , (9)
где ,- время начаа г -й операции; гв,- время выполнения г-й опера-
ции.
Время выполнения операции над единичным сырцом-эквиваентом примем
1 г рс^О/
*втрг- = Уг , *втехг- = , (10)
Ут О°т1
где гвтр., Урр. - время выполнения и скорость перемещения на г -й
транспортной линии соответственно; *етех. ,Од ,^0. - время выполнения,
массова производительность и полезный объем рабочего пространства на г -й технологической операции соответственно.
Значение энергии, затрачиваемой на выполнение конкретных операций, может быть с достаточной для практики точностью определено по следующей зависимости:
Ж + = Руст/в- . (11)
Ч(Ощ /^щ. )
На основании приведенных выше зависимостей для конкретных значений параметров транспортной системы технологического комплекса
ЗАО «Кислотоупор» (г. Щекино) рассчитаны значения полезной энергии и фоновой составляющей на транспортных операциях. Полученные результаты указывают на относительно невысокую эффективность транспортной системы, котора объясняется ее большой протяженностью и большой занимаемой площадью (в > 5... 15).
Для предварительной оценки возможности анаиза эффективности энергопотребления ТКПКИ предложена непрерывная модель процесса изменения Х- параметров материального потока на этапах подготовки гли-номассы и формовки кирпича сырца.
X = ^ - (^ -Xout )(п(1 - 4Г1 + -пГ{)/2 + qTl/l)/ ^, (12)
/2 = 0,5{1 + signum[t /Т - q - йгас^ / Т1)] } ,
/1 = 0,5{1 - signum[q + й^пс^ /Т) - * /Т1 ]}, где X,X^,Xout - переменный параметр материаьного потока (масса
сырца, плотность материаа, площадь поверхности); д - среднее значение соотношения длительностей технологической и транспортной операций; Т1, Т0 - среднее значение такта выпуска сырца на операциях технологического процесса и время нахождения одного сырца-эквиваента в производстве соответственно; п - номер текущей операции.
В соответствии с предложенной методикой построены годографы
энергопотребления ТКПКИ для двух режимов работы с производительностью 7000 шт./ч и 8600 шт./ч, (рисунок).
Годографы энергопотребления ТКпри изменении производительности
В соответствии с предложенной методикой построены годографы энергопотребления ТКПКИ для двух режимов работы с производительностью 7000 шт./ч и 8600 шт./ч.
Анаиз полученных зависимостей показывает, что положение годографа однозначно свидетельствует о динамике изменения условий функционирования ТКПКИ, а, следовательно, и эффективности энергопотребления.
Библиографический список 24
1. Саьников В.С. Технологические основы эффективною энергопотребления производственных систем / В.С. Сальников. - Тула: Изд-во “Тульский полиграфист”, 2003. - 187 с.
Получено 24.10.08.
УДК 621.825.8
С.А. Сергеев, Д.В. Москаёв (Курск, КурскГТУ)
МЕТОДИКА РЕШЕНИЯ ЗАДАЧИ ОПТИМИЗАЦИИ ПАРАМЕТРОВ ЗУБЬЕВ ЗВЕЗДОЧЕК-ПОЛУМУФТ ЦЕПНЫХ МУФТ
Рассматривается методика, позволяющая выявить оптимальные геометрические параметры профиля зубьев звездочек-полумуфт цепных муфт.
Надежна и долговечна работа цепных муфт в значительной степени зависит от следующих факторов: числа и профиля зубьев звездочек, их материала, точности изготовления, качества рабочих поверхностей, твердости зубьев и способа соединения звездочек с ваом.
При проектировании и изготовлении звездочек необходимо обеспечить максимаьный ресурс цеп и самих звездочек при минимаьных затратах на ж изготовление. Это требование может быть выполнено при выборе целесообраного профиля зубьев, обоснованных норм точности инструмента и звездочек и таких параметров профил инструмента, которые обеспечат требуемый профиль зубьев звездочек [1].
Задача оптимизации звездочек для цепных муфт формулируется следующим обраом: необходимо обеспечить такую форму зуба, при которой износ зубьев звездочек, а также звеньев и шарниров цепи будет наименьшим. При прочих равных условия интенсивность изнашивания можно уменьшить за счет снижения нагрузки на зубья и звенья цеп более равномерным ее распределением в зоне зацепления; уменьшения контактных напряжений в сопряжении звено - зуб; снижения скорости скольжения между звеном и зубом, а также внутри шарнира. Кроме того, благодаря правильному выбору профиля зуба допускается большее увеличение шага цепи по мере ее износа без нарушения (изменения) качества зацепления, что увеличивает срок службы цепи.
Виброакустические качества передачи определяются уровнем ударных нагрузок на ее детаи [2] которые обуславливаются скоростью удара цепи о звездочки, зависящей от угла профиля зуба.
Габаритные рамеры муфты определяются минимаьным числом зубьев, допускаемых данным профилем.
Технологичность зубоформирующего инструмента и звездочек обуславливается:
