Научная статья на тему 'ИССЛЕДОВАНИЕ КОЛИЧЕСТВЕННОЙ ОЦЕНКИ РАСЧЕТА РЕСУРСОЕМКОСТИ И ТРУДОЕМКОСТИ ПРОИЗВОДСТВА ИЗДЕЛИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ТЕХНИКИ'

ИССЛЕДОВАНИЕ КОЛИЧЕСТВЕННОЙ ОЦЕНКИ РАСЧЕТА РЕСУРСОЕМКОСТИ И ТРУДОЕМКОСТИ ПРОИЗВОДСТВА ИЗДЕЛИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ТЕХНИКИ Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

CC BY
46
9
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
МОДЕЛЬ ПРОЕКТНОГО РЕШЕНИЯ / ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ / ПРОЕКТНАЯ ТРУДОЕМКОСТЬ / КОНСТРУКТОРСКОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ

Аннотация научной статьи по компьютерным и информационным наукам, автор научной работы — Абраженин Александр Александрович, Трушин Николай Николаевич

Конкурентоспособность продукта и активная производственная деятельность в изменяющихся условиях рыночной экономики и стратегии импортозамещения, для машиностроительных предприятий невозможна без использования высокоэффективной и результативной системы управления качеством, тем более нельзя полагаться на поддержание качества продукции на современном уровне без интеграции системы управления качеством, способной соответствовать современному уровню работ в этой области. Начальные этапы подготовки производства требуют внимания к такому важному показателю, как проектная трудоемкость изготовления изделия, на основе которого в дальнейшем можно будет сделать вывод о технологичности конструкции изделия в целом. Сложность оценки проектной трудоемкости во многом связана с субъективностью оценки, зависящей от опыта и знаний отдельных специалистов, что не может отразить влияние быстроразвивающихся современных производственных систем и не позволяет обеспечить высокую эффективность их эксплуатации.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по компьютерным и информационным наукам , автор научной работы — Абраженин Александр Александрович, Трушин Николай Николаевич

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

QUANTITATIVE CALCULATION RESEARCH OF RESOURCE INTENSITY AND LABOR INTENSITY FOR PROCESSING PRODUCTS FROM POWER ENGINEERING

The competitiveness of the product and active production activity in the changing conditions of the market economy and the strategy of import substitution are impossible for machinebuilding enterprises without the use of a highly efficient and effective quality management system, all the more, it is impossible to rely on maintaining product quality at a modern level without integrating a quality management system capable of meeting modern the level of work in this area. The initial stages of preparation for production require attention to such an important indicator as the design labor intensity of manufacturing a product, on the basis of which it will be possible to draw a conclusion about the manufacturability of the product design as a whole in the future. The complexity of assessing the design labor intensity is largely due to the subjectivity of the assessment, which depends on the experience and knowledge of individual specialists, which cannot reflect the impact of rapidly developing modern production systems and does not allow for high efficiency of their operation.

Текст научной работы на тему «ИССЛЕДОВАНИЕ КОЛИЧЕСТВЕННОЙ ОЦЕНКИ РАСЧЕТА РЕСУРСОЕМКОСТИ И ТРУДОЕМКОСТИ ПРОИЗВОДСТВА ИЗДЕЛИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ТЕХНИКИ»

ТЕХНОЛОГИЯ МАШИНОСТРОЕНИЯ

УДК 658.512.2

DOI: 10.24412/2071-6168-2021-8-3-11

ИССЛЕДОВАНИЕ КОЛИЧЕСТВЕННОЙ ОЦЕНКИ РАСЧЕТА РЕСУРСОЕМКОСТИ И ТРУДОЕМКОСТИ ПРОИЗВОДСТВА ИЗДЕЛИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ТЕХНИКИ

А.А. Абраженин, Н.Н. Трушин

Конкурентоспособность продукта и активная производственная деятельность в изменяющихся условиях рыночной экономики и стратегии импортозамещения, для машиностроительных предприятий невозможна без использования высокоэффективной и результативной системы управления качеством, тем более нельзя полагаться на поддержание качества продукции на современном уровне без интеграции системы управления качеством, способной соответствовать современному уровню работ в этой области. Начальные этапы подготовки производства требуют внимания к такому важному показателю, как проектная трудоемкость изготовления изделия, на основе которого в дальнейшем можно будет сделать вывод о технологичности конструкции изделия в целом. Сложность оценки проектной трудоемкости во многом связана с субъективностью оценки, зависящей от опыта и знаний отдельных специалистов, что не может отразить влияние быстро-развивающихся современных производственных систем и не позволяет обеспечить высокую эффективность их эксплуатации.

Ключевые слова: модель проектного решения, технологичность, проектная трудоемкость, конструкторское проектирование.

Технологичность является основой для обеспечения конструкторско-технологиче-ской подготовки производства и достижения заданных целей, напрямую отражающих повышение технико-экономических показателей.

Более того, в период прорывных технологий, спроса и предложения на высокотехнологичную и наукоемкую продукцию, важными являются следующие положения: оптимизация временных затрат на изготовление, с точки зрения минимизации и рациональное управление и обеспечение качества производственных процессов.

Обеспечение технологичности изделия, способно отразить связь между конструктивными особенностями продукта и показателями затрат при его изготовлении, однако является противоречивым и не имеет полного и подробного описания для его проведения [1, 2].

Предполагается, что один из главных способов обеспечить качество и технологичность продукта на начальных этапах подготовки производства - это создание таких условий, при которых будут отсутствовать повторные итерации проектных процедур, с самых ранних этапов жизненного цикла продукта, в границах, заданных рассматриваемым процессом подготовки производства.

Минимизация и сведение к отсутствию повторных итераций проектных процедур будет возможна только если предотвратить возможность возникновения неопределенностей и несоответствий, появляющихся в ходе производственной подготовки, которые влияют на качество и технологичность выпускаемого продукта.

В течение всего своего жизненного цикла, продукт проходит через проектные процедуры, которые выполняются различными исполнителями производственного процесса (акторами).

Зная о последовательном характере подготовки производства, очевидно, что результат выполнения (1 — 1) -го этапа являются входным (вводными данными) при выполнении 1-го этапа. Что ведет возникновению взаимосвязи соседних по итерации исполнителей от выходных данных (результатов) разработки предшествующих исполнителей. В том случае, когда 1-й исполнитель принимает результаты работы одного или нескольких исполнителей из множества невозможными или неудовлетворительными, то из-за этого возникает такая ситуация, которая приводит к задержкам в подготовке производства и неизбежно ведет повторным проектным процедурам.

Рассмотрим такое пространство проектных решений Ж, где необходимо выделить множество допустимых, с точки зрения всех п-участвующих исполнителей, проектных решений SSо. Из это следует, что 1-й исполнитель обязательно действует в фазовом пространстве (1 — 1) акторов, так как в них определены вводные данные для исполнения 1-й проектной процедуры. При этом необходимым и достаточным условием является, чтобы фазовая область пространства поиска допустимых значений ££о(1 — 1) и ££о (О имели общую область значений, а именно £$о (1 — 1) о (0 .

Следует заметить, что конфигурация данного фазового пространства ££о (1) существует только в области с определенными ограничениями [3], которые дополняют эти проектные решения Р/—1, принятым на (1 — 1)-м этапе жизненного цикла продукта. Выбор рационального проектного решения подразумевает принятия конкретного вектора значений орт п фазового пространства поиска допустимых значений, другими словами.

р—1 = (рьP2,•••,Рп), (1)

где п - число орт фазового пространства ^о; р - координата.

Условием существования допустимой области является:

SS0(¿ — 1) о SS0(0 . (2)

В том случае, когда данное условие не может выполнятся, то конфликт профессиональных интересов исполнителей в принципе невозможно разрешить, потому что условия, которые определяют конфигурацию пространств ££о(1 -1) и ££о(0 противоречат друг другу. А в том случае, когда условие выполняется, то придется иметь дело с двумя сценариями развития событий: (1 — 1)-е проектное решение принадлежит или не принадлежит общей области допустимых решений. Тогда в первом случае, это описывается следующим условием:

Р—! е &?о(/ — 1)о£ЗД), (3)

а во втором - условием

Р—1 е ЯЗД — 1) о ЛЗД). (4)

Отсюда, при выполнении соотношения (4) противоречия не возникает, так как проектное решение Р1 —1 конкретной итерации принадлежит области допустимых проектных

решений 1-го исполнителя.

Оптимальным событием, со стороны минимизации необходимого времени на подготовку производства, является соблюдение соотношения (4) на всех этапах жизненного цикла продукта. Чтобы соотношение (4) выполнялось необходимо, чтобы (1 — 1) -й

исполнитель при утверждении своего решения был обязан принимать в качестве обратной связи последствия собственного проектного решения, с учетом наложения и существования общей области допустимых решений последующих исполнителей.

Можно сделать следующий вывод, что у предшествующих исполнителей существует недостаток необходимой проектной информации. Отсюда следует, что при увеличении информационной насыщенности каждого проектного решения и снижение его энтропии до степени, которая определяется соотношениями (2-4), получится достичь не только разрешения, но и предотвращения возникновения противоречий в проектных решениях исполнителей. Данный исход является наиболее благоприятны для осуществления конструкторской деятельности при подготовке производства.

Рассмотрим далее такую информационную категорию как модель проектного решения, далее (МПР), включающую в себя подробные сведения о геометрии проектируемого продукта (атрибуты 1-го рода с их привязкой к элементам геометрии), необходимые данные об уровне технологичности проектного решения (атрибуты 2-го рода и необходимую для такого уровня дополнительную информацию), уровень достоверности, сложности и т.д.

Существование атрибутов 1-го и 2-го рода в данной МПР позволяют снизить информационную энтропию проектного решения каждого исполнителя до такого уровня, который бы гарантировал отсутствие наступления такого события, когда встречаются противоречия при подготовке производства нового продукта.

Определение уровня конструктивной сложности.

Вводными данными для определения уровня конструктивной сложности является электронная модель изделия, которая соответствующая стандартам ISO в области электронных моделей.

Исходя из стандарта, электронная модель изделия содержит следующую необходимую информацию:

описание трехмерной геометрической формы;

свойства материала;

размерные и геометрические допуски;

шероховатость поверхности.

Для автоматизированных систем проектирования технологических процессов это особенно важно, так как когда на начальном этапе проектирования появляется возможность дать ответ на вопрос о целесообразности использования определенного оборудования и в последующем создавать технологический процесс, таким образом, чтобы учитывать соответствующее оборудование.

Уровень конструктивной сложности определится, как для деталей как геометрического тела, вне зависимости от конструкционного материала и способа обработки, и выражается уравнением

С к = a • n (5)

где a - геометрическая сложность некоторой условной детали, имеющей только один ключевой элемент; n - число ключевых элементов в контуре детали.

Проанализировав исследования в это области, можно обратить внимание на известную математическую модели оценки конструктивной сложности. Подразумевается, что каждая взятая отдельно геометрическая поверхность имеет собственную конструктивную сложность Сi , и может быть представлена функцией от нескольких переменных:

С = f (cur, A, N) (6)

где cur - кривизна отдельно взятой поверхности; А - дополнительная информация об атрибутах 1-го и 2-го родов; N - количество смежных поверхностей, с взятой.

Уравнение которой представляется следующем виде

Сг- = 2cur + N2 + rdim + T3geom + R (7)

где - количество допусков на размер, требуемых от поверхности; Т^еот - число допусков формы и расположения, требуемых от поверхности; Я - коэффициент, учитывающий чистоту (шероховатость) поверхности, в данном исследовании примем значение коэффициента Я = 1.2.

Сложность отдельно взятого конструктивного элемента можно выразить следующим образом:

п

X С

Р = —-+ • Оа (8)

3 Аг- • Мгг-

где Аг- - число одинаковых элементов в массиве, в который содержит 1-й элемент; Мгг- -количество вхождений с зеркальными отражениями, в который входит 1-й элемент; Оа -

коэффициент, который учитывает применимость вспомогательной и базовой геометрии. В рамках теоретического исследования предлагается принять предлагается принять Оа = 1.05; п - общее количество поверхностей детали.

Из этого следует, что окончательная сложность всей детали, которая состоит из т элементов определится, в виде приведенной суммы сложностей каждого конструктивного элемента:

т

ХС -

С = ^--(9)

т

Отдельно рассмотрим элемент, который требует особого представления - резьба. В связи с тем, что в САПР точного построения геометрии резьбы не выполняется, а всего лишь наносятся условные обозначения с текстурой резьбы (объемное изображение). Отсюда принимаем, что резьба рассматривается как частный случай цилиндрической поверхности одинарной кривизны с поправочным коэффициентом для учета сложности, в рамках данного теоретического исследования коэффициент принимается, 1.2.

Сложность оценки уровня технологичности в целом связана с субъективностью самой оценки, так и метода, которые зависят и от опыта, и от знаний отдельных конструкторов и технологов, что конечно же не может учитывать качественно новый уровень возможностей современных систем производства и не позволит обеспечить необходимую степень эффективности эксплуатации производственных систем.

Процесс создания технологичного продукта, в котором бы отражалась связь между конструктивными особенностями самого продукта и степенью издержек при его производстве, на данный момент является противоречивым и не имеет полного и точного описания

[4].

Одной из задающих тенденций развития систем автоматизированного проектирования можно назвать - повышение информационной полноты МПР с добавлением к геометрическому решению продукта дополнительной атрибутивной информации - данные о качестве поверхности (шероховатости), размерных допусках и отклонений формы и расположения, определяющих в свою очередь точность изделия, свойствах материалов и пр. Обладание данной информацией позволит определить целый ряд задач. Во-первых, это избавление от идеальной «абсолютно точной» модели (геометрической) и учитывать реально существующее рассеяние размеров и отклонения формы и расположения. Во-вторых, существенно снизить необходимость в оформлении чертежей, поскольку 3D-модель уже включает в себя всю информацию, которая необходима для проведения следующих этапов подготовки производства, а в подавляющем большинстве случаев и превосходит по информативности.

Создание технологичной конструкции продукта на раннем этапе проектирования является важной для конструктора задачей. Однако, в то время, когда соответствие проекта машины легко оценить с заданным функционально назначением объективными численными показателями, то сложная и многозначная категория, как «технологичность»,

очень затруднительно оценить качественно, а тем более количественно. Ввиду отсутствия общеизвестных методов численной оценки технологичности, на ранних этапах проектирования, нет возможности объективно разрешать возникающие неопределенности и несоответствия между конструктором, как производителем конструкторской документации, и технологом, как ее потребителем.

Согласно международным положениям ISO стандарта, обеспечение технологичности конструкции изделия, у которого основными показателями технологичности детали являются трудоемкость, себестоимость и унификация. Очевидно, что трудоемкость имеет прямое денежное выражение, так как она обычно непосредственно включается в себестоимость.

Можно сделать следующий вывод, что одним из самых значимых параметров технологичности детали будет является ее трудоемкость изготовления. Проведённые исследования в работе [5] показали (figure 2) следующие результаты, что наличие трехмерной модели позволит на этапе ранней конструкторской разработки выполнить оценку трудоемкости производства предлагаемой конструкции изделия, что дает возможность иметь конструктору обратную связь параметру уровня технологичности.

Продемонстрировать корреляционную зависимость между конечным значением трудоемкости обработки и вводными параметрами трехмерной модели, можно следующим образом, представив уравнение множественной в следующем виде:

T = f [м, £ F (Si, Ra,, t,)) • к мат (10)

V i=1 У

О

где м - масса готовой детали до обработки; Si - обрабатываемая площадь i-ой поверхности детали, мм2; Rai - необходимая чистота (шероховатость) i-ой поверхности детали; ti - заданный квалитет точности заданный i-ой поверхности; кмат - коэффициент обрабатываемости материала; n - количество поверхностей в трехмерной модели, подлежащих для обработки.

Получая решение уравнения (10) с помощью методов регрессионного анализа можно записать искомую трудоемкость в следующем виде:

K = a0 • Sx1 • Rax2 • tx3 (11)

T = b0 • My1 • Ky2 (12)

где a0, b0, x 1, x2, x3, y1, y2 - коэффициенты уравнения регрессии, которые необходимо получить экспериментально.

Искомое уравнение и зависимости функции К от аргументов представим в виде степенной формулы.

K = a0 • Sx1 • Rax2 • tx3 (13)

Прологарифмируем полученное исходное уравнение (11)

lg K = lg a0 + xj • lg S + x2 • lg Ra + x3 • lg t (14)

Добавим следующие обозначения:

lg K = Y, lg ao = a'0, lg S = Ub lg Ra = иъ lg t = U3 (15)

В результате исходное уравнение (11) можно представить в линейном виде, что позволит упростить последующие расчеты:

Y = a'0 + xjUj + x2U 2 + x3U 3 (16)

Получим матрицу путем логарифмирования каждого члена исходного уравнения

lg S1 lg Ra1 lg t1 lg K1

lg S1 lgRa1 lg t1 lgK1 (17)

U1 U2 U3 Y 7

(18)

Отсюда, получаем следующую систему уравнений: 1 = 4a'0 + x1 ZU + x2 ZU 2 +x3 ZU3

ZU = a'0 ZU + xjZU2 + X2ZUU2 + хзZUU

ZU2 = a'o ZU2 + X2 ZUf + xjZUj U2 + X3 ZU2U3

[ZU = a'o ZU3 + X3 ZU22 + xjZUj U3 + X2 ZU2U3 При помощи следующих выражений определяем оставшиеся неизвестные:

"Z Ui = lg Si + lg S2 + ... + lg Sn Z U2 = lg Ra1 + lg Ra2 + ... + lg Ran Z U3 = lg i1 + lg i2 + ... + lg tn

Z U2 =(lg S1 )2 +(lg S2 )2 + ... + (lg Sn )2 Z U22 = (lg Ra1 )2 + (lg Ra2 )2 + . + (lg Ran )2 Z U32 =(lg t1 )2 +(lg t2 )2 +... + (lg tn )2 Z U1U2 = lg S1 • lg Ra1 + lg S2 • lg Ra2 + ... + lg Sn • lg Ran Z U1U3 = lg S1 • lg t1 + lg S2 • lg t2 +... + lg Sn • lg tn Z U2U3 = lg Ra1 • lg t1 + lg Ra2 • lg t2 +... + lg Ran • lg tn

Из системы уравнений (18) методом последовательного исключения неизвестных, с учетом (19), получаем следующие уравнения:

(19)

, 1

a'0 = -

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

0 4

1 -

0,5(ZU1 )2 -,125a ^ZU1 •ZU2

1,25(ZU2 )2

0,25(ZU1 )2 -ZU12 a(ZU1 •ZU2 -4ZU1U2)

ZU2 • ZU3 + aZU1 •ZU3 + 4aZU1 • ZU3' 4a •ZU1U2 - a •ZU •ZU2 ,

= 0,5(ZU1 )2 -0,125a•ZU2 . X1 0,25(ZU1 )2 -ZU12 ' 0,25 ^ZU1 +ZU2 . a(ZU1 •ZU2 -4ZU1U2) ZU2 + a -(4ZU2 +ZU1) . 4a •ZU1U2 - a •ZU •ZU2' В выражениях (20-23) значение a задается как

a = 0,25 -ZU1 •ZU2 -ZU1U2

(20)

x2 =

x3

(21) (22)

(23)

(24)

)2 - 4 •хи2

Далее по аналогии определяем искомую корреляционную зависимость между значением Т (трудоемкость изготовления детали) и параметрами-аргументами.

Таким образом, получены необходимые расчетные формулы для оценки уровня технологичности, выраженного в численно определении трудоемкости по формулам (11), (12). Получение уравнений для каждого конструкторско-технологического элемента (КТЭ) и элементарной поверхности были проведены следующие действия:

1. Построены трехмерные модели, одинаковые по топологии и различные по геометрическим размерам. Применяемые на действующем производстве.

8

2. В системе 1пуеП»гСАМ (см. рисунок) проведено моделирование обработки по существующим нормативам и получены численные значения времени обработки.

Интегрированное моделирование обработки в CAD-среде INVENTOR

3. С помощью системы MathCAD по полученным данным определены показатели степеней регрессионного выражения.

После выполнения необходимых и достаточных преобразований, полученные ранее зависимости (11) и (12), с учетом (20-23), с учетом проделанной работы по экспериментальному определению показателей степеней уравнений регрессии, можно представить их в виде следующих зависимостей КТЭ на примере фрезерной обработки деталей приведены в таблице.

Уравнения регрессии для определения трудоемкости токарной обработки _основных конструктивных элементов_

Конструктивный элемент Уравнение регрессии

Плоскость Т = 10307 • 5"0 6 • Яа-0 25 • х"107

Цилиндрическая поверхность Т = 10303 • 5-068 • Яа-0 34 • t-0 72

Фаска Т = 103 • 5 -0 77 • Яа-0 31 • х-014

Отверстие сквозное Т = 103 03 • 5-068 • Яа-0 34 • х-0 72

Скругление Т = 103 03 • 5-0 68 • Яа-0 34 • х-107

Резьба Т = 103 03 • 5-0 68 • Яа-0 34 • х-0 72

Следовательно, при помощи представленных формул в таблице 2, ведется оценка общей трудоемкости производства детали, по заранее известным параметрам обработки.

У = £Т (25)

I=1

Тд = 10"1-27 • М"°-46 • У2 32 • кмат (26)

где У - суммарная оценочная трудоемкость выполнения отдельных конструктивных элементов, мин; Тд - общая оценочная трудоемкость производства детали, мин.

Осуществляя проектное решение, при разработке изделия, руководство предприятия устанавливает нормативные значения атрибутов для второго рода для данного проекта, в рамках трехмерной модели изделия. Представленное исследование количественной оценки расчета ресурсоемкости и трудоемкости производства изделий энергетической

техники с применением анализа трехмерной модели изделия реализуется в процессе жизненного цикла водогрейных газовых котлов тепловой мощностью от 40 до 1000 кВт.

В итоге конструктор МПР сам рассчитывает заданные показатели атрибутов второго рода, и сравнивает их с целевыми и при наступлении такой ситуации, когда необходимо внести изменения, сам корректирует текущее проектное решение.

Более того, распределение механической обработки между станками с числовым программным управлением и станками с ручным управлением осуществляется на основе существующих приоритетов сложности механической обработки, которые представляют собой показатели определенных технологических критериев. Недостаток данного метода заключается в том, что для каждого отдельного предприятия или в случае существенного изменения номенклатуры изготавливаемых изделий зависимости необходимо получать заново экспериментальным путем.

Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ в рамках научного проекта № 20-38-90251.

Список литературы

1. Трушин Н.Н. Организационно-технологическая структура производственного процесса на машиностроительном предприятии: монография. Тула, 2003. 230 с.

2. Аверченков В.И., Казаков Ю.М. Автоматизация проектирования технологических процессов: учебное пособие для вузов. М.: ФЛИНТА, 2011. 229 с.

3. Французова Ю.В. Комплексная оценка технологичности деталей типа «тела вращения» // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2015. Вып. 9. С. 266-271.

4. Троицкий Д.И., Еремин А.А. Оценка конструктивной сложности детали по 3D-модели // Вестник Тульского государственного университета. Автоматизация: проблемы, идеи, решения: материалы Междунар. науч.-техн. конф. «АПИР -16» / под ред. В В. Прейса, Д.А. Провоторова. Тула, 2011. Ч. 1. С. 216-219.

5. Тульчев С.В., Ямникова О.А., Иноземцев А.Н. Комплексная оценка технологичности деталей типа «вал» // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. Обработка конструкционных материалов. Тула. 2011. № 3. С. 315323.

Абраженин Александр Александрович, аспирант, winelless@gmail.com, Россия, Тула, Тульский государственный университет,

Трушин Николай Николаевич, д-р техн. наук, профессор, trushun@tsu.tula.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет

QUANTITATIVE CALCULATION RESEARCH OF RESOURCE INTENSITY AND LABOR INTENSITY FOR PROCESSING PRODUCTS FROM POWER ENGINEERING

A.A. Abrazhenin, N.N. Trushin

The competitiveness of the product and active production activity in the changing conditions of the market economy and the strategy of import substitution are impossible for machine-building enterprises without the use of a highly efficient and effective quality management system, all the more, it is impossible to rely on maintaining product quality at a modern level without integrating a quality management system capable of meeting modern the level of work in this area. The initial stages of preparation for production require attention to such an important indicator as the design labor intensity of manufacturing a product, on the basis of which it will be possible to draw a conclusion about the manufacturability of the product design

10

as a whole in the future. The complexity of assessing the design labor intensity is largely due to the subjectivity of the assessment, which depends on the experience and knowledge of individual specialists, which cannot reflect the impact of rapidly developing modern production systems and does not allow for high efficiency of their operation.

Key words: design solution model, manufacturability, design complexity, turning, design engineering.

Abrazhenin Aleksandr Aleksandrovich, postgraduate, winelless@gmail.com, Russia, Tula, Tula State University,

Trushin Nikolay Nikolaevich, doctor of technical sciences, professor, trushun@,tsu.tula.ru, Russia, Tula, Tula State University

УДК 621.43; 621.51

DOI: 10.24412/2071-6168-2021-8-11-18

КЛАССИФИКАЦИЯ И СРАВНИТЕЛЬНАЯ ОЦЕНКА МЕТОДОВ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ТЕПЛООБМЕННИКОВ ДЛЯ СИСТЕМЫ РЕКУПЕРАЦИИ ТЕПЛОВЫХ ПОТЕРЬ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ

А.М. Калашников

В данной работе проведена классификация и сравнительная оценка методов повышения эффективности теплообменника для системы рекуперации тепловых потерь. Из проведенных исследований можно сделать вывод, что при повышении эффективности теплообменника для системы рекуперации тепловых потерь можно выделить следующие основные направления и рекомендации по ним: выбор типа теплообменника (наиболее эффективным оказался кожухотрубный теплообменный аппарат); выбор тепловой изоляции (наиболее эффективной оказалась экранно-вакуумная изоляция); выбор степени изоляции кожуха теплообменника (наиболее оптимальным значением является 50% изоляции, со стороны подачи охлаждаемой среды); выбор режимных параметров теплообменника (повышение давления нагреваемой жидкости и изменение её расхода позволяют повысить эффективность теплообменного аппарата).

Ключевые слова: тепловые потери, теплообменный аппарат, изоляция, вакуумная изоляция, рекуперация.

В промышленной сфере существует большое количество отработанного тепла, которое сбрасываются в атмосферу без преобразования, что приводит к серьезным энергетическим потерям на производстве [1]. Утилизация отработанного тепла может быть использована для выработки электроэнергии и отопления без подвода дополнительных энергетических ресурсов. Утилизация отработанного тепла может повысить эффективность использования энергии на производстве, что является важной технологией повышения энергоэффективности и сокращения выбросов в атмосферу.

В России имеется существенный потенциал для утилизации промышленного отработанного тепла. В типичных энергоемких отраслях промышленности, таких как цементная, сталелитейная и стекольная промышленность, отработанное тепло при невысоких температурах (до 200 оС) составляет порядка ~50% от общего объема отработанного тепла [1]. Низкотемпературное отработанное тепло с температурой ниже 200 °С на таких производствах весьма обильны, но коэффициент применения рекуперации на них очень низок, поэтому очень важно повысить тепловую эффективность и уменьшить необратимые потери в процессе теплопередачи, чтобы максимизировать рекуперацию

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.