CC BY
47
ЭКОНОМИКА
УДК 622.236.22.5:005.962.131
М.А. Бурнашов, канд. техн. наук, доц., (4862)54-15-03, [email protected] (Россия, Орел, ОрелГТУ)
ОЦЕНКА ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ТЕХНОЛОГИИ РАЗРЕЗАНИЯ МАТЕРИАЛОВ ВЫСОКОНАПОРНЫМИ ВОДОЛЕДЯНЫМИ СТРУЯМИ
Дается сравнительная экономическая оценка применения гидроструйных установок для реализации технологий гидрорезания и водоледяного резания листовых материалов.
Ключевые слова: водоледяные струи; резание; высоконапорное оборудование.
На протяжении последних 30 лет в технике, главным образом в индустриально развитых странах, широкое применение нашла технология разрезания твердых материалов с применением энергии тонких (0,15...0,5мм) высоконапорных (до 450 МПа) сверхзвуковых жидкостных и абразивно-жидкостных струй [1].
Однако анализ литературных источников показал, что приобретение новой техники для реализации технологий гидро, - и гидроабразивного резания затруднено как из-за значительной стоимости самих установок, так и больших расходов для их эксплуатации [2].
Одним из способов повышения эффективности процесса гидрорезания рулонных и листовых неметаллических материалов (технической резины, искусственной кожи, линолеума, ковролинов, рубероида, ламината, пластиков и др.) является применение в качестве режущего инструмента не водяной, а водоледяной струи [3]. Получение льдинок в водоледяной струе достигается подачей жидкого азота в специальную камеру смешивания. Еще большей эффективностью обладает водоледяная струя, полученная путем увлечения заранее приготовленных и просеянных льдинок определенного размера высоконапорной водяной струей. Однако значительная доля затрат на хранение, подготовку, просеивание, подвод и теплоизоляцию ледяных гранул делает этот способ формирования водоледяной струи слишком сложным и дорогим с организационной точки зрения.
В табл. 1 приведена техническая характеристика гидроструйных установок (I и II варианты), проанализированных в работе Лабуса (США) [4], и установки, созданной фирмой "НИТЕП" (Россия) [5], с системой водоледяной резки.
В табл. 2 приведена стоимость расходных материалов (карбидной насадки (1 шт.) и электроэнергии) при эксплуатации указанных установок, а в табл. 3 - часовая стоимость заменяемых частей.
Затраты на эксплуатацию установок в течение 1 ч при резании одной гидроструйной головкой приведены в табл. 4.
Стоимость комплекта оборудования, рассматриваемого Лабусом, составила 65 тыс, дол. при мощности насосной установки 30 кВт. Фирма "НИТЕП" использовала источник воды высокого давления мощностью 35 кВт на базе преобразователя давления мультипликаторного типа общей стоимостью 40 тыс. дол., при этом приводной насосный блок и преобразователь давления стоили 20 тыс. дол. каждый.
Таблица 1
Технические характеристики гидроструйных установок
Г идроструйная установка I вариант (по Лабусу) II вариант (по Лабусу) Фирмы "НИТЕП"
Диаметр водоструйной насадки, мм 0,1 78 0,3 56 0,4
Рабочее давление, МПа 315 305 100
Расход воды через насадку, л/ч 46,1 184,6 192
Долговечность карбидной насадки, ч 60 30 80
Требуемая мощность, кВт/ч 6,18 2,47 7,5
Таблица 2
Стоимость расходных материалов (дол.)____________
Расходные материалы Стоимость, дол.
По Лабусу Фирмы
I вариант II вариант «НИТЕП»
Карбидная насадка Электроэнергия 27,5 0,62 27,5 2,47 27,5 0,125
Анализ данных, приведенных в табл. 1 - 4, показывает, что уровень затрат на эксплуатацию гидроструйной установки, оснащенной системой подачи жидкого азота, в России близок к мировому, тогда как стоимость комплекта оборудования значительно ниже. Таким образом, можно рассчитывать на то, что на российском рынке внедрение гидроструйной резки в случае общего оздоровления экономики имеет определенную перспективу. Однако вопрос снижения эксплуатационных затрат требует углубленного исследования.
Таблица 3
Часовая стоимость заменяемых частей (дол./ч)____________
Заменяемая часть (долговечность, ч; первоначальная стоимость, дол.) Стоимость, дол./ч
По Лабусу Фирмы "НИТЕП"
I вариант II вариант
Контрольный клапан (1500; 40) 0,03 0,03 0,13
Насадка из сапфира (150; 15) 0,1 0,1 0,1
Заглушка высокого давления (1000;20) 0,02 0,02 -
Насосные фильтры (500; 21) 0,04 0,04 0,04
Таблица 4
Затраты на эксплуатацию установок в течение 1 ч (дол./ч)
Затраты, дол./ч
Статьи затрат По Лабусу Фирмы "НИТЕП"
I вариант II вариант
Запчасти и энергия 0,81 2,66 0,40
Жидкий азот - - 0,46
Карбидные насадки 0,46 0,91 0,34
Всего 1,27 3,57 1,20
Кроме общей часовой стоимости, при формировании цены на выполнение работ по гидроструйной резке необходимо учитывать затраты на амортизацию оборудования, фонд оплаты труда, накладные расходы и пр. Однако для настоящего анализа часовая стоимость принята как обобщенный показатель.
Из табл. 1 - 4 видно, что 90 % стоимости составляют расходные материалы - сменные детали инструмента.
Список литературы
1. David A. Sammers. Waterjetting Technology. Printed in Great Britain by the Alden Press, Oxford, 1995.
2. Wightman D.F. “Waterjetting on the Cutting Edge of Machining. SME MS86 - 171. Flexible Manufacturing Systems, Chicago, Il.
3. Бурнашов М.А., Головин К.А. Экспериментальные исследования применения водоледяного инструмента для раскроя рулонных и листовых материалов//Социально-экономические и экологические проблемы горной промышленности, строительства и энергетики: материалы международной конференции. Тула: Изд-во ТулГУ, 2008. С. 117-121.
4. Labus T.J. Fluid Jet Technology Fundamentals and Applications // A Short Course 5th American Waterjet Conference. Toronto, Canada, August 28. 1989. Р. 145-168.
5. Пушкарева Е.В. Экономический анализ затрат при гидроабразивной резке материалов//Технология и механизация горных работ: сб. научных трудов. М.: Изд-во АГН, 1998. С. 39-42.
M. Burnashov
Economical efficient of cutting materials by high pressure water-ice jets
Revue economical efficient of using jet-machines for cutting of materials by high pressure water and water-ice jets is discussed.
Key words: water-ice jets, cutting, high-pressure equipment.
Получено 17.03.2010
