авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 || 3 | 4 |   ...   | 5 |

Повышение энергетической эффективности производства пилопродукции

-- [ Страница 2 ] --

представлено как совокупность следующих элементов: исполнительного механизма и механизма передачи движения исполнительному механизму от приводного двигателя.

На рис.1 показана структурная схема передачи мощности в механизме резания вертикальной ЛР, приводимом в движение асинхронным двигателем (АД) с фазным ротором. Подводимая к механизму резания мощность РМР содержит две составляющие: переменную (полезную) мощность резания РРЕЗ, постоянную мощность РМР. ПОСТ потерь энергии (мощность холостого хода), вызванных силами трения в подвижных элементах механизма и силами инерции, т. е.

(1)

где =1,1 – коэффициент, учитывающий возрастание мощности холостого хода при нагрузке.

 Структурная схема передачи мощности-1

Рис.1. Структурная схема передачи мощности в электроприводе

механизма резания

Для определения мощности резания как функции производительности

в качестве исходной была использована «объемная» формула аналитической теории резания

(2)

где V1 - объём древесины, превращаемый в опилки за 1 секунду, м3/с; K - удельная работа рамного пиления для расчётных условий резания, кДж/м3; ВПР - ширина пропила, м; суммарная высота пропила, м; u - скорость подачи, м/с.

Метод расчета мощности резания по аналитическим формулам был обоснован в трудах М.А.Дешевого, С.А.Воскресенского, А.Л.Бершадского, Е.Г. Ивановского.

В результате учета основных технологических факторов в диссертационной работе получено уравнение мощности резания

(3)
где КТ - удельная работа резания при нормированных условиях ; аП, а - коэффициенты, учитывающие плотность древесины и затупление резцов соответственно; а1 - коэффициент постава, принимаемый в зависимости от вида распиловки; ZП – количество пил в поставе; сМР - постоянный при определенных условиях параметр, характеризующий энергоемкость процесса резания, к; А – производительность ЛР,

Анализ полученной зависимости показывает, что коэффициент энергоёмкости сМР в значительной степени зависит от фактических условий резания (толщины срезаемого слоя, степени затупления резцов, количества пил в поставе, плотности древесины), скорости подачи брёвен.

Мощность холостого хода лесопильной рамы

(4)

где с= 0,011…0,015 – коэффициент, учитывающий условия трения; GВ – вес возвратно движущихся частей механизма резания, Н; n – частота вращения главного вала, об/мин; r – радиус кривошипа, м.

Уравнение энергетической характеристики механизма резания

(5)

При номинальной производительности АНОМ мощность, подводимая к механизму резания ЛР, имеет номинальное значение РМР.НОМ.

Потери мощности в механизме передачи имеют две составляющие: переменную РМП.ПЕР, пропорциональную передаваемой мощности, и постоянную РМП.ПОСТ (мощность постоянных потерь). Тогда

. (6)

(7)

где аМП,bМП – коэффициенты постоянных и переменных потерь соответственно.

Уравнение энергетической характеристики ЛР с учетом (5) –(7)

или

(8)

где сМП – коэффициент энергоемкости ЛР; РМП.ПОСТ – постоянная составляющая мощности, подводимой к МП, кВт.

Коэффициенты потерь определены по двум показателям: номинальному КПД механизма передачи и отношению потерь

Для простых кинематических цепей ,поэтому

При нахождении функциональной связи между мощностью, потребляемой приводным двигателем из сети, и производительностью ЛР, было принято, что переменные потери мощности РД.ПЕР в двигателе изменяются пропорционально первой степени нагрузки. Тогда потери мощности в двигателе

где аД,bД – коэффициенты постоянных и переменных потерь

соответственно.

Уравнение энергетической характеристики электропривода ЛР

или

(9)

где сД – коэффициент энергоемкости ЛР вместе с электроприводом;

РД.ПОСТ – постоянная составляющая потребляемой мощности, характеризующая непроизводительный расход электроэнергии, кВт.

Коэффициенты потерь в АД также могут быть определены по его номинальному КПД и отношению потерь Д.

Учитывая, что фактически переменные потери мощности в АД пропорциональны квадрату изменения нагрузки, в работе определены погрешности, получаемые при расчете энергопотребления из-за принятого выше допущения о пропорциональности этих потерь первой степени нагрузки. Относительная погрешность для двигателей привода механизма резания двухэтажных лесопильных рам 2Р75-1 и 2Р75-2 находится в пределах (1.6…1,8)%. в диапазоне изменения коэффициента нагрузки двигателей kН = 0,2…0,8.

При анализе единовременной нагрузки ЛР в течение операционного цикла О учтена конусность бревна. В этом случае текущие значения объема V(t) распиленной части бревна и производительности А(t) ЛР в момент времени t определяются

(10)

(11)

где l(t) – длина распиленной части бревна в момент времени t, l(t)=ut; dВ – вершинный диаметр бревна; d(t)=d +sl(t) – текущее значение диаметра распиливаемого бревна; u – скорость подачи; s – средний сбег бревна. Очевидно, что загрузка ЛР в течение времени О является переменной величиной (рис.2). Отрезок Э характеризует время эффективной (полезной) работы ЛР, в течение которого происходит распиловка, а интервал B - вспомогательное время (цикловые потери). Среднечасовая производительность, отнесенная к эффективному времени, является фиктивной величиной. Она показывает объем распиленного сырья в единицу времени, который можно было бы теоретически получить при отсутствии перерывов B в эффективной работе.

Рис.2. График текущей производительности ЛР за время операционного цикла

Учитывая переменный характер нагрузки ЛР в течение цикла, фиктивная производительность может быть определена как средняя величина АЭ за эффективное время

(12)

Среднечасовая производительность, отнесенная к операционному времени одного полного цикла

(13)

или с учетом (12)

. (14)

где kO=Э /О - коэффициент использования ЛР в операционном цикле; kТ =АЭЭ.max - технологический коэффициент нагрузки ЛР; AЭmax – максимальное значение производительности АЭ при оптимальных технологических параметрах режима и наибольшей нагрузке ЛР.

В диссертационной работе определена связь между текущими значениями удельного расхода электроэнергии (УРЭ) и производительности за эффективное время работы ЛР в операционном цикле. Полный расход электроэнергии dW за бесконечно малый промежуток времени dt включает в себя

dW = dWпол + d(Wпер) + d(Wпост),

где dWпол – полезно затраченная энергия, d(Wпер) - переменные потери энергии, зависящие от нагрузки, d(Wпост) – постоянные потери энергии, не зависящие от нагрузки.

Для дальнейшего анализа полный расход энергии представлен как

dW = dWпер + dWпост, (15)

где dWпер = dWпол + d(Wпер) – переменная составляющая, dWпост = d(Wпост) – постоянная составляющая.

Уравнение текущего значения удельного расхода энергии

d(t) =

или d(t) = . (16)

Слагаемое представляет собой величину удельной переменной составляющей полного расхода энергии на единицу объема распиливаемого сырья или переменный удельный расход энергии. С другой стороны, используя (9), получим

 (17) а б Графики потребляемой-35 (17)

а б

Рис.3. Графики потребляемой мощности (а) и удельного расхода электроэнергии (б) за время операционного цикла

В работе проведено исследование влияния среднечасовой производительности АЭ на среднее значение УРЭ dЭ за эффективное время цикла. Обозначив РД.ПОСТ=аРЭ.max, где а - доля мощности постоянных потерь энергии от максимального значения потребляемой мощности РЭ.max, из (17) после преобразований получим относительное изменение удельного расхода в зависимости от технологического коэффициента загрузки лесопильной рамы

. (18)

где d Э min - удельный расход при производительности АЭ.max (рис.4).

Рис.4. Зависимость относительного изменения удельного расхода электроэнергии от технологического коэффициента загрузки

Величина а в (18) есть коэффициент формы кривой УРЭ. Анализ зависимости (18) показал, что чем относительно больше постоянная составляющая потребляемой мощности, тем при прочих равных условиях с большим перерасходом энергии связана работа ЛР со сниженной производительностью. При проведении экспериментальных исследований на лесозаводе №3 г. Архангельска определено фактическое время распиловки бревен с вершинным диаметром 14-30 см. При этом согласно спецификации сырья за календарный месяц к наиболее часто встречающимся сортиментам относятся лесоматериалы с нормативным диаметром 20 и 22 см длиной 4,41…6,37 м. Время их распиловки 18,9…27,3 сек, а диапазон изменения среднечасовой производительности АЭ за эффективное время 30,74…36,72 м3/ч. При распиловке бревен указанных диаметров по одному поставу коэффициент kТ при распиловке наименьшего по объему бревна составил 0,837,что соответствует возрастанию удельного расхода по сравнению с dЭ. min на 13% (а=0,4).

В работе проанализировано влияние основных технологических параметров работы ЛР на их энергетические показатели. Установлено, что на среднечасовую производительность АО оказывают влияние технологические параметры работы и загрузки (объем бревен, скорость подачи) и величина вспомогательного времени в составе операционного цикла. При этом зависимости РО=f(AО) и dO=(AO) имеют различный характер при изменении АО под влиянием каждой из аргументирующих величин. Одному и тому же значению АО в общем случае может соответствовать большой диапазон средних значений РО и dO. В связи с этим при нормировании и анализе энергопотребления рекомендовано применять два вида энергетических характеристик: частные аналитические и нормовые характеристики.

Частные аналитические энергетические характеристики относятся к эффективному времени Э, и следовательно, к производительности АЭ. При этом каждая из них должна соответствовать изменению АЭ под влиянием только одной из аргументирующих величин при постоянных значениях всех остальных. Используя выражение (9), уравнение средней потребляемой мощности

(19)

Отсюда видно, что зависимость мощности РЭ от каждого из параметров процесса распиловки различна. Например, при изменении скорости подачи она прямолинейна, а при изменении объема бревен – нелинейна.

Записав уравнение энергетического баланса ЛР, отнесенного к эффективному времени цикла распиловки бревна, как

получим, что удельный расход энергии

где wЭ – электроэнергия, потребляемая двигателем механизма резания за эффективное время, кВт*ч.

Характеристики 1 на рис.5а соответствуют изменению производительности АЭ за счет изменения скорости подачи, характеристики 2 – случаю изменения объема распиливаемых бревен. Из рис.5а видно, что

при одном и том же увеличении производительности АЭ удельный расход

энергии снижается по – разному: наибольший эффект дает увеличение

объема бревен, затем – увеличение скорости подачи.

 а) б) Энергетические-44

а) б)

Рис.5. Энергетические характеристики лесопильной рамы при работе без учета (а) и с учетом (б) операционного вспомогательного времени

В производственных условиях производительность АО чаще всего подвергается изменениям под влиянием колебаний нагрузки и продолжительности вспомогательного времени. Поэтому для анализа зависимости показателей энергопотребления от указанных факторов нами рекомендованы нормовые энергетические характеристики РО=f(AО) и dO=(AO) за операционное время О при постоянных технологических параметрах работы ЛР. Последние при построении нормовых характеристик необходимо принимать равными нормализованным величинам, которые установлены в результате анализа электропотребления с помощью частных энергетических характеристик РЭ=f(AЭ) и dЭ=(AЭ).

Энергобаланс ЛР, отнесенный к одному операционному циклу распиловки бревен,

(20)

где wО – электроэнергия, потребляемая двигателем механизма резания за один операционный цикл, кВт*ч; wВ – то же за вспомогательное время, кВт*ч.

Средняя потребляемая мощность

(21)

Тогда при изменении объема распиливаемых бревен (коэффициент kТ) зависимость РО=f(AО) нелинейная, а при изменении В – линейная.

Уравнение среднего удельного расхода энергии

 (22) На рис.5б характеристики 1,2-47 (22)

На рис.5б характеристики 1,2 соответствуют изменению производительности АО за счет изменения коэффициента использования kO и коэффициента нагрузки kT соответственно.

Далее в главе приведены построение и анализ энергетических характеристик электроприводов энергоемкого оборудования на участках окорки, обрезки пиломатериалов, транспортных околостаночных операций. Выражения энергетических характеристик подводимой мощности к исполнительным механизмам других видов основного оборудования лесопильного потока получены идентично:

- механизм окорки роторного окорочного станка

где РР – мощность, подводимая к ротору, кВт; РР.ПОСТ – постоянная составляющая подводимой мощности (мощность холостого хода), кВт; КO – удельное сопротивление окорке на 1 м ширины снимаемой полосы коры, Н/м; u - скорость подачи, м/с; ZК – количество короснимателей, q – удельное давление короснимателя, Н/м; b – ширина контактной площадки (толщина) кулачка, м; GР – вес ротора, Н; К – коэффициент трения короснимателя о древесину; П – коэффициент трения в подшипнике ротора; - угловая скорость ротора, рад/с; П – окружная скорость подшипника ротора, м/с.

- механизм резания обрезного станка

где КТ – удельная работа при нормированных условиях резания; аПОПР – общий поправочный коэффициент; Z П – количество пил в станке; bД - ширина доски, м; - коэффициент, учитывающий возрастание мощности холостого хода при нагрузке; GПВ – вес пильного вала вместе с пилами, Н; РЕЗ – скорость резания, м/с; П - коэффициент трения в подшипнике вала;

- наклонный цепной конвейер подачи бревен из бассейна в окорочный станок

где РК – мощность, подводимая к конвейеру, кВт; LГ =Lcos – длина горизонтальной проекции трассы конвейера, м; L – длина конвейера, м; – угол наклона конвейера; - скорость движения цепи конвейера, м/с; - коэффициент сопротивления движению ходовой части на катках; kЗ – тоже на звездочках; Н – высота подъема груза, м; qO – вес 1 м настила с цепями и опорными катками, Н/м; FMIN – минимальное натяжение гибкого элемента в расчетной точке цепи конвейера, Н.

- горизонтальный цепной конвейер подачи бревен в накопитель перед лесопильной рамой первого ряда

- ленточный конвейер подачи досок к обрезному станку

где - скорость движения ленты, м/с; - общий коэффициент сопротивления движению ленты на роликоопорах; - угол обхвата барабана лентой, рад; - коэффициент сцепления ленты с поверхностью приводного

барабана; kбн – коэффициент, характеризующий сопротивление на натяжном барабане, равный 0,05…0,07; gЛ – вес 1 м ленты, Н/м; gРГ – погонный вес вращающихся частей роликов, поддерживающих груженую ветвь ленты, Н/м; gрп – то же порожнюю ветвь ленты, Н/м;



Pages:     | 1 || 3 | 4 |   ...   | 5 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.