Сборник авторефератов диссертаций по машинам и аппаратам легкой промышленности на украинском языке - файл n1.rtf

Сборник авторефератов диссертаций по машинам и аппаратам легкой промышленности на украинском языке
скачать (534.6 kb.)
Доступные файлы (11):
n1.rtf996kb.04.10.2002 13:17скачать
n2.doc541kb.13.04.2000 13:25скачать
n3.rtf1086kb.21.11.2009 14:51скачать
n4.rtf1233kb.27.04.2004 10:55скачать
n5.rtf367kb.17.09.2002 15:43скачать
n6.rtf1891kb.29.08.2008 10:05скачать
n7.rtf791kb.09.11.2007 11:34скачать
n8.doc645kb.20.09.1999 15:57скачать
n9.rtf656kb.09.11.2007 11:35скачать
n10.rtf746kb.11.09.2008 10:11скачать
n11.rtf935kb.17.10.2006 11:05скачать

n1.rtf

КИЇВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

ТЕХНОЛОГІЙ ТА ДИЗАЙНУ

ПОЛІЩУК ОЛЕГ СТЕПАНОВИЧ

УДК 685.34.054

ПІДВИЩЕННЯ ЕФЕКТИВНОСТІ

ЗАСТОСУВАННЯ ПРЕСОВОГО ОБЛАДНАННЯ

В ЛЕГКІЙ ПРОМИСЛОВОСТІ

05.05.10 – Машини легкої промисловості
АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

Київ – 2001Дисертацією є рукопис


Робота виконана в Технологічному університеті Поділля (м.Хмельницький) Міністерства освіти і науки України
Науковий керівник – кандидат технічних наук, доцент Кармаліта Анатолій Костянтинович, Технологічний університет Поділля (ТУП), доцент кафедри машин та апаратів легкої промисловості
Офіційні опоненти - доктор технічних наук, професор, заслужений діяч науки і техніки України Орловський Броніслав Вікентійович, Київський Національний університет технологій та дизайну (КНУТД), завідувач кафедри “Машини легкої промисловості”
- кандидат технічних наук, старший науковий співробітник Єгоров Владислав Веніамінович, директор ТОВ “Легпромінжинірінг”, м.Київ
Провідна установа - Херсонський державний технічний університет Міністерства освіти і науки України, м. Херсон

Захист відбудеться “ 14 ” листопада 2001 р. о 10 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.102.02 в Київському Національному університеті технологій та дизайну за адресою 01601,

м. Київ, вул. Немировича-Данченка, 2

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці КНУТД за адресою: м. Київ, вул. Немировича-Данченка, 2

Автореферат розісланий “ 11 ” жовтня 2001 р.


Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради Тарасенко А.І.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Важливий вплив на формування економічної ситуації в Україні на сучасному етапі має енергетичний фактор. В зв`язку з цим енергозбереження у всіх сферах діяльності суспільства - важливий напрямок економічного розвитку України. Задача економії енергоресурсів загострилася на даному етапі, коли стає необхідним збільшення масштабів виробництва і підвищення якості продукції на основі використання сучасної техніки і технологій.

В промисловості відбуваються невиправдані втрати енергії. Основними причинами є неповне завантаження обладнання і його робота в режимі холостого ходу під час виконання технологічного процесу, простоїв, пов`язаних з організаційними та іншими обставинами, і невідповідність енергетичних потужностей обладнання об`єму робіт, що виконуються.

Однією з головних причин невиправданих втрат енергії в легкій промисловості є недосконалість обладнання з точки зору енергетичних втрат. Особливо це відноситься до таких частин обладнання, як приводи. Невідповідність типу приводу, режиму його роботи, потужності та інших характеристик параметрам технологічної операції, яка виконується на обладнанні, приводить до значних втрат енергії.

В легкій промисловості існує багато технологічних операцій, що потребують пресового обладнання, в якому робочі органи виконують тільки зворотно-поступальний рух. В основному в ньому використовується електромеханічний, гідравлічний чи пневматичний приводи. Основний недолік обладнання з даними приводами той, що відбуваються невиправдані втрати електричної енергії під час холостого ходу робочих органів, а також під час завантаження і розвантаження обладнання об'єктами обробки. А цей час, наприклад, для операції вирубування, складає від 70 % до 90 % всього виробничого часу.

Створення високоефективного пресового обладнання з лінійним електромагнітним двигуном (ЛЕМД), яке дає змогу споживати електричну енергію тільки під час виконання технологічної операції, є актуальним завданням.

Зв`язок роботи з науковими планами. Дисертація є подальшим розвитком науково-дослідної роботи, проведеної в Технологічному університеті Поділля (м. Хмельницький) в 1995-1996 рр., по темі “Наукові основи проектування виробів легкої промисловості та розробка приладів для комплексної автоматизації їх виготовлення” рег. номер 0195U026289 і відповідає напрямку наукових досліджень “Наукові та практичні основи проектування автоматизованих систем та виробів в легкій промисловості” Технологічного університету Поділля.

Мета і задачі досліджень. Метою роботи є розробка основ проектування високоефективного пресового обладнання з лінійним електромагнітним двигуном в якості приводу, призначеного для виконання технологічної операції вирубування та перфорації деталей взуття, яке повинно забезпечити значне зменшення енергетичних витрат при реалізації в промисловості.

Для досягнення поставленої мети були визначені і вирішені задачі, які дозволили:

- встановити тенденції розвитку пресового обладнання з ЛЕМД в різних галузях промисловості, на основі яких було визначено напрямки підвищення ефективності застосування даного обладнання для виконання технологічних операцій легкої промисловості;

- розробити математичну модель динаміки пресового обладнання з ЛЕМД для виконання технологічного процесу вирубування з метою оптимізації режимів його виконання;

- дослідити процес швидкісного вирубування взуттєвих та швейних матеріалів та його вплив на технологічне зусилля та чистоту торцевої поверхні при виконанні технологічних операцій вирубування та перфорації деталей взуття;

- виконати експериментальні дослідження для підтвердження адекватності математичної моделі в реальних умовах;

- оптимізувати фізичні параметри даного пресового обладнання з урахуванням технологічного зусилля, динаміки робочого циклу та магнітних процесів, що протікають в двигуні;

- виявити шляхи поліпшення техніко-економічних показників пресового обладнання з ЛЕМД таких як: підвищення коефіцієнта корисної дії, зменшення маси, габаритних розмірів, енерговитрат;

- розробити метод проектування пресового обладнання з ЛЕМД, який враховує динамічні явища, пов'язані з особливістю технологічної операції вирубування.

Об'єктом дослідження є пресове обладнання з лінійним електромагнітним двигуном для виконання технологічних операцій легкої промисловості.

Предметом дослідження є підвищення ефективності застосування пресового обладнання з лінійним електромагнітним двигуном для виконання технологічних операцій легкої промисловості.

Методи досліджень. Задачі, що поставлені в даній роботі, вирішувалися на основі сучасних математичних методів з використанням класичних положень теорії механіки, фізики, електротехніки.

Наукова новизна отриманих результатів полягає в тому, що:

- встановлено перспективний напрямок створення пресового обладнання з ЛЕМД для виконання технологічних операцій легкої промисловості;

- використано електромагнітний привід в пресовому обладнанні, призначеному для виконання технологічних операцій легкої промисловості;

- розроблено математичну модель технологічного процесу вирубування взуттєвих та швейних матеріалів на пресовому обладнанні з лінійним електромагнітним двигуном;

- досліджено процес вирубування деталей взуття при великій швидкості переміщення робочого органу (1-4 м/с) та її вплив на технологічне зусилля і чистоту торцевої поверхні.

Практичне значення одержаних результатів полягає в тому, що:

- розроблено пресове обладнання з ЛЕМД для виконання операцій вирубування та перфорації і метод його проектування;

- на базі проведених досліджень розроблено, спроектовано та виготовлено стенд для експериментальних досліджень пресового обладнання з ЛЕМД;

- працездатність даного обладнання перевірена в наукових лабораторіях Технологічного університету Поділля (м. Хмельницький);

- результати дисертаційної роботи використовуються в навчальному процесі Технологічного університету Поділля при підготовці спеціалістів по спеціальності 7.090222 “Обладнання легкої промисловості та побутового обслуговування” в курсі “Механічна технологія та обладнання підприємств”.

Особистий внесок здобувача полягає в постановці та вирішенні основних теоретичних та експериментальних задач досліджень. Автору належать основні ідеї в розробці методики досліджень, наукових основ та методів проектування пресового обладнання з ЛЕМД, а також узагальнення та аналіз результатів. У працях, виконаних із співавторами, особистий внесок здобувача полягає в обговорюванні поставлених задач, вирішенні теоретичних та виконанні експериментальних досліджень, обробці результатів експерименту, науковому обґрунтуванні отриманих результатів і формуванні висновків та написанні статей.

Апробація результатів дисертації. Основні положення і результати дисертації доповідались, обговорювались і отримали позитивну оцінку на:

- міжнародній науково-технічній конференції “Сучасні технології та машини” (м. Хмельницький, 1998р.);

- всеукраїнській науково-технічній конференції молодих вчених та студентів (м. Київ, 1999р.);

- міжнародній науково-технічній конференції “Новітні технології в легкій промисловості та сервісі” (м. Хмельницький, 1999р.);

- міжнародній науково-технічній конференції “Ресурсо- та енергозберігаючі технології в легкій промисловості та сервісі” (м. Хмельницький, 2000р.);

- XXVI-XXIX науково-практичних конференціях професорсько-викладацького складу (м. Хмельницький, 1997-2000 р.р.);

- засіданнях кафедри машин та апаратів легкої промисловості ТУП (м.Хмельницький, 1996-1999 р.р.).

Дисертація доповідалась повністю і одержала позитивну оцінку на:

- розширеному засіданні міжкафедрального семінару на базі кафедри машин та апаратів легкої промисловості ТУП (м. Хмельницький, 2001р.);

- міжкафедральному науковому семінарі на базі кафедри машин легкої промисловості КДУТД (м. Київ, 2001 р.);

- розширеному засіданні кафедри обладнання легкої промисловості та побутового обслуговування ДТУ (м. Херсон, 2001 р.).

Публікації. За темою дисертації опубліковано 11 робіт, серед яких 9 наукових статей у журналах, 2 патенти України на винаходи.

Структура дисертації. Дисертація складається з вступу, п'яти розділів, висновків, списку використаних джерел та додатків. Повний обсяг дисертації 172 сторінки, із них 17 сторінок займають ілюстрації, 4 сторінки - таблиці, 17 сторінок - додатки, 10 сторінок – список використаних джерел з 116 найменувань. Обсяг основної частини дисертації становить 124 сторінки.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обгрунтовано актуальність теми дисертації, поставлено мету та сформульовано задачі досліджень, показані наукова новизна і практичне значення роботи.

Перший розділ присвячено визначенню шляхів підвищення ефективності застосування пресового обладнання, призначеного для виконання технологічної операції вирубування та перфорації деталей взуття. Аналіз пресового обладнання для їх виконання на основі огляду патентів та технічної літератури показав, що в основному в ньому використовується гідравлічний, рідше електромеханічний і пневматичний привід. Загальними недоліками даних приводів є те, що: в них відбувається багатоступеневе перетворення первинної енергії (як правило електричної), що приводить до значних її витрат; безперервність роботи, тобто забір електричної енергії під час холостого ходу робочих органів машини, а також під час завантаження і розвантаження машини об'єктами обробки.

Найбільш доцільним у вирішенні проблеми зменшення енерговитрат пресового обладнання є створення даного обладнання на іншому енергетичному принципі - безпосередньому перетворенні електричної енергії в кінетичну енергію прямолінійного руху робочого органу. Такий принцип можуть реалізувати лінійні електромагнітні двигуни (ЛЕМД) в якості приводу. На наш погляд, причинами непопулярності лінійних електромагнітних приводів в легкій промисловості є відсутність точних методик проектування пресового обладнання на їх основі та низький коефіцієнт корисної дії порівняно з існуючими приводами. Аналіз різних типів ЛЕМД показав, що в якості приводу найбільше підходять лінійні електромагнітні двигуни -типу. Їх тягова характеристика найбільше відповідає характеру зміни технологічного зусилля даних технологічних операцій. Приведено огляд пресового обладнання з ЛЕМД. Встановлено, що найбільше підходить саме універсальне обладнання, яке може працювати в режимі прес-молота. Серед різних конструкцій ЛЕМД -типу найбільш ефективним для виконання даної технологічної операції є ЛЕМД -типу з втяжним якорем і стопом.

Існуюче пресове обладнання, яке використовується для вирубування деталей з різних матеріалів у взуттєвому виробництві, має порівняно невелику швидкість переміщення робочого органу (до 0,5 м/с). Швидкість ударника пресового обладнання з електромагнітним приводом досягає приблизно 1...5 м/с. Тому в даному розділі, з метою визначення впливу швидкості на процес вирубування, приведено огляд робіт по різанню швейних та взуттєвих матеріалів. На основі нього встановлено, що вченими практично не проводилося експериментальних досліджень по вирубуванню взуттєвих матеріалів при великих швидкостях, а аналітичні прогнози про те, як впливає велика швидкість на зусилля вирубування досить протирічні.

Другий розділ присвячено аналітичним дослідженням процесу виконання технологічної операції вирубування деталей взуття на пресовому обладнанні з лінійним електромагнітним двигуном. На рис.1 приведено фізичну модель процесу вирубування на пресовому обладнанні з ЛЕМД.

При складанні математичної моделі технологічного процесу вирубування на пресовому обладнанні з електромагнітним приводом було прийнято наступні допущення: лінійний електромагнітний двигун ненасичений; струм, який протікає через обмотку ЛЕМД постійний; після закінчення виконання технологічної операції вирубування система ударник з якорем - різак повністю витрачає накопичену кінетичну енергію; при зануренні різака в матеріал технологічне зусилля зростає пропорційно та досягає максимального значення при повному вирубування деталі, якщо вирубування відбувається на металевих плитах (); при вирубуванні на неметалевих плитах технологічне зусилля зростає пропорційно при зануренні різака в матеріал та плиту і досягає максимального значення на глибині .

При складанні математичної моделі технологічного процесу вирубування на пресовому обладнанні з електромагнітним приводом було розглянуто рівняння руху якоря на дільницях (розгону якоря) і (виконання технологічної операції). Визначено сили, які виникають на них: електромагнітна сила , сила пружини , сила тертя , сила інерції , вага якоря , сила вирубування .

При складанні математичної моделі використовувалася формула енергетичного балансу:

, (1)

де - кінетична енергія машини; - робота рушійних сил; - робота сил корисних опорів; - робота сил шкідливих опорів.

Було визначено роботу кожної сили, приведеної у фізичній моделі.

Робота електромагнітної сили ЛЕМД:

, (2)

де - магнітна проникливість робочого зазору; - площа робочого зазору; - кількість витків, - струм, який протікає через обмотку ЛЕМД; - величина паразитного зазору; - повна довжина магнітної силової лінії; - відносна проникливість матеріалу магнітопроводу; - координата, яка характеризує миттєве положення якоря.

Для визначення максимальної сили вирубування було використано спрощену емпіричну формулу Капустіна І.І. Визначення роботи вирубування на дільниці проводилося на основі зроблених допущень про характер зміни технологічного зусилля при зануренні різака в матеріал і плиту.

Закон зміни технологічного зусилля на даній дільниці було описано рівнянням прямої, що проходить через дві точки (рис.2). Визначивши миттєве значення сили вирубування було отримано вираз для визначення роботи вирубування:

, (3)

де - погонна сила вирубування;- периметр леза різака; - коефіцієнт, який враховує притуплення леза різака;- коефіцієнт, який враховує кут загострення леза різака; - коефіцієнт, який враховує швидкість процесу вирубування.

Повна робота електромагнітної сили ЛЕМД (дільниця ) складається з роботи (дільниця ) та роботи (дільниця ) (рис.3).

Роботу, яку повинен виконати ЛЕМД на дільниці було визначено при умові, що початкова швидкість руху якоря . Підставивши в (1) роботу від кожної сили, координати початку і кінця дільниці було визначено роботу електромагнітної сили ЛЕМД на ній:

, (4)

де - жорсткість пружини; - маса якоря та рухомих з ним частин (ударника); - швидкість якоря в момент початку виконання технологічної операції.

Роботу, яку повинен виконати ЛЕМД на дільниці було визначено при умові, що кінцева швидкість руху якоря .

В дисертаційній роботі було доведено, що для мінімізації втрат енергії при ударі необхідно, щоб маса різака була як можна менше маси ударника з якорем. А умова, що маса різака як мінімум на порядок менше маси ударника з якорем є обов'язковою при проектуванні пресового обладнання з ЛЕМД для операції вирубування. Тому в подальших розрахунках нею нехтували.

Підставивши в (1) роботу від кожної сили, координати початку і кінця дільниці було визначено роботу електромагнітної сили ЛЕМД на ній:

(5)

Роботу електромагнітної сили ЛЕМД на даних дільницях можна представити системою рівнянь:

(6)
Система рівнянь (6) є математичною моделлю технологічного процесу вирубування різних марок матеріалів на пресовому обладнанні з ЛЕМД. Дана математична модель зв`язує властивості матеріалу, параметри інструменту, швидкість вирубування з однієї сторони та геометричні і енергетичні параметри електромагнітного двигуна з іншої. Вона дозволяє аналітично описати процеси, які відбуваються в зоні вирубування та електромагнітному двигуні.

Дана система рівнянь розв'язується при відомих величинах факторів, які визначають конструктивні та електричні параметри пресового обладнання, технологічні параметри різака і матеріалу, швидкість вирубування.

При дослідженні математичної моделі всі фактори були поділені на постійні і змінні.

Постійні фактори – це геометричні та фізичні параметри пресового обладнання з ЛЕМД, величина яких при дослідженні математичної моделі бралася рівною відповідним параметрам пресового обладнання експериментальної установки та різака: m, m1, ,, S, w, , , , , g, , k, , .

Змінні фактори: , , q, , , L, , I. З вказаних змінних факторів I, L і є такими, якими можна управляти в процесі дослідження.

Розв'язок системи рівнянь (6) чисельним методом дав змогу побудувати графіки залежності периметру вирубаної деталі L з натуральної шкіри верху від струму I, що протікає через ЛЕМД при різних величинах робочого зазору, тобто при різних координатах старту якоря (рис.4, криві 2-7).

Периметр деталі в статичному (пресовому) режимі визначається за формулою:

(7)

Виходячи, з даної формули була побудована залежність периметру деталі L від струму I при статичному (пресовому) режимі роботи (крива 1).

Для виконання операції вирубування було вибрано універсальне пресове обладнання, яке може працювати в двох режимах: пресовому (практично статичному) та режимі прес-молота. Крива 1 відповідає саме пресовому режиму. Хід якоря дорівнював товщині матеріалу . За рахунок того, що якір не отримує розгону відбувається практично статичне вирубування матеріалу. Виконання даної операції відбувається тільки за рахунок електромагнітної сили, яку створює ЛЕМД. Криві 2-7 різко відрізняються від кривої 1.

Відмінність між даними кривими пояснюється тим, що в режимі прес-молота відбувається динамічне вирубування деталі. Вона вирубується, як за рахунок електромагнітної сили, так і за рахунок кінетичної енергії, яку якір отримує на дільниці розгону.

Дані графіки були використані при перевірці адекватності математичної моделі експериментальним шляхом.

Третій розділ присвячено дослідженню швидкісного вирубування швейних та взуттєвих матеріалів, а також впливу його на технологічне зусилля та на чистоту торцевої поверхні деталі. Процес вирубування деталей на вирубних пресах досить складний і залежить як від явних, так і прихованих факторів. При великих швидкостях вирубування їх всі врахувати неможливо, тому для визначення динамічної сили вирубування було використано спрощену емпіричну формулу Капустіна І.І. Динамічне зусилля вирубування при збільшенні швидкості вирубування враховується коефіцієнтом динамічності . Виходячи з огляду технічної літератури встановлено, що даний коефіцієнт визначений для швидкостей від 0,16 до 0,5 м/с. Дані значення коефіцієнта вірні для випадку повільного занурення різака в матеріал, а при швидкісному вирубуванні потрібно вносити коректування на швидкісний фактор. Так як вирубування деталей взуття на пресовому обладнанні з ЛЕМД проходить з швидкістю робочого органу на порядок більшою порівняно з гідравлічним пресовим обладнанням, відповідно і значення коефіцієнта буде знаходитися в інших межах. Тому однією із задач дисертаційної роботи була задача дослідження меж, в яких він може знаходитися. Для того, щоб визначити даний коефіцієнт для швидкостей вирубування в інтервалі від 0,5 до 4 м /с, необхідно було знати величину статичного та динамічного зусилля. З метою визначення даних зусиль проведено експериментальні дослідження. Було розроблено та виготовлено експериментальні установки, які дали змогу визначити величину статичного зусилля вирубування, а також величину динамічного зусилля вирубування при різних швидкостях вирубування для матеріалів, що досліджувалися.

В результаті цих досліджень визначено коефіцієнт при різних швидкостях вирубування. На основі отриманих експериментальних даних побудовано графіки залежності коефіцієнта від швидкості вирубування для різних матеріалів (рис.5, 6).

Зробивши апроксимацію отриманих залежностей за допомогою полінома другого ступеня, були отримані рівняння виду , які приведені нижче.
Жорстка шкіра низу:

. (8)

М'яка шкіра низу:

. (9)

М'яка шкіра верху:

. (10)

Кирза:

. (11)

Картон:

. (12)

Гума монолітна:

. (13)

Гума пориста:

. (14)
Штучна шкіра:

. (15)

Дані рівняння були використані в математичній моделі.

Також було проведено дослідження по знаходженню технологічних особливостей швидкісного вирубування деталей взуття, а саме чистоти торцевої поверхні деталі.

Для порівняння було проведено вирубування деталі взуття з натуральної шкіри низу (чепрака) на гідравлічному пресі ПВГ-8-2-0 та на розробленому пресовому обладнанні з ЛЕМД, яке забезпечує швидкісне вирубування. На основі проведеного експерименту по отриманих зразках було встановлено, що при швидкісному вирубуванні на пресовому обладнанні з ЛЕМД різак ріже матеріал на всю його товщину. Торцева поверхня отримується рівною і гладкою. При вирубуванні на пресі ПВГ-8-2-0 спостерігається випереджаючий розрив матеріалу перед різаком. В результаті поверхня розриву отримується шорсткою. На основі цього можна зробити висновок про те, що при швидкісному вирубуванні та перфорації деталей отримується краща чистота торцевої поверхні. А це актуально саме для виконання операції перфорації деталей взуття.

Четвертий розділ присвячено дослідженням динамічних, енергетичних параметрів пресового обладнання з ЛЕМД та визначенню його техніко-економічних показників. Приведено експериментальну установку, яка складається із пресового обладнання з ЛЕМД 1, пристрою живлення та управління 2, блоку вимірювальної апаратури 3. Приведено опис запропонованої конструкції пресового обладнання з ЛЕМД та вимоги до неї. Дано обґрунтування, опис та електричну схему пристрою живлення та управління. Приведено опис вимірювальної апаратури, а також методів вимірювання технічних параметрів даного обладнання.

Приведено результати експериментальних досліджень щодо визначення оптимального режиму роботи. Для того, щоб створити ефективне пресове обладнання з ЛЕМД для виконання даної операції необхідно, перш за все, підібрати його оптимальний режим роботи. Раціональний режим роботи дасть змогу найбільш ефективно використати перетворення енергії, яка споживається з джерела живлення, в механічну роботу, досягти більш високих енергетичних параметрів. Результати експериментальних досліджень показали, що в пресовому обладнанні з ЛЕМД для виконання технологічної операції вирубування деталей взуття оптимальним режимом буде режим, коли час дії електромагнітної сили на якір буде рівнятися часу робочого ходу якоря в робочому зазорі лінійного електромагнітного двигуна. Встановлено, що при такому режимі роботи дане пресове обладнання розвиває найбільшу силу удару і відповідно може вирубати найбільший периметр деталі. В ході експерименту було знайдено оптимальне положення якоря (точку старту) для даного пресового обладнання в динамічному режимі та зроблені рекомендації щодо його оптимального положення при проектуванні пресового обладнання більшої потужності.

З метою перевірки правомірності припущень, прийнятих при розробці математичної моделі процесу вирубування на пресовому обладнанні з ЛЕМД, були проведені експериментальні дослідження. На основі експериментальних досліджень встановлено, що математична модель адекватна тільки при оптимальному режимі роботи, тобто тоді, коли час енергоперетворення дорівнює часу робочого ходу якоря. Підтвердивши адекватність математичної моделі, зроблено висновок, що вона може бути використана для проектування пресового обладнання з ЛЕМД.

Було проведено експеримент по визначенню швидкості ударника пресового обладнання з ЛЕМД в момент початку виконання технологічної операції вирубування. Як показали експериментальні дослідження, швидкість ударника пресового обладнання з ЛЕМД в момент початку виконання технологічної операції досягає 2,6 м/с.

Проведене дослідження процесу вирубування деталей взуття на даному пресовому обладнанні в оптимальному режимі показало, що в режимі прес-молота дане обладнання вирубує в 2,7 рази більший периметр деталі, ніж в пресовому режимі при тих же енерговитратах. Зняті при цьому залежності зусилля вирубування, сили струму та напруги від часу дали змогу визначити коефіцієнт корисної дії даного обладнання. Виходячи з отриманого результату встановлено, що за рахунок узгодження тягової характеристики з технологічним зусиллям вирубування на етапі вибору двигуна та виконання даної операції в оптимальному режимі вдалося підвищити коефіцієнт корисної дії даного пресового обладнання на 5% порівняно з існуючим.

Для оцінки досягнутого технічного рівня пресового обладнання з ЛЕМД, а також порівняння його техніко-економічних показників з гідравлічним пресом ПВГ-8-2-0 було використано загальновідомі об'єктивні критерії: коефіцієнти відносної маси машини , відносної площі та введено коефіцієнт енерговитрат . В результаті розрахунків встановлено, що пресове обладнання з ЛЕМД порівняно з гідравлічним пресом ПВГ-8-2-0 має в 5,7 рази меншу металоємність, в 2,86 рази займає меншу площу, в 20,3 рази менше споживає електричної енергії.

У п'ятому розділі наведені рекомендації стосовно практичного застосування результатів досліджень. Розглядаються шляхи використання пресового обладнання з ЛЕМД. Приводиться метод розрахунку пресового обладнання з ЛЕМД з врахуванням особливостей технологічної операції вирубування.
ВИСНОВКИ
1. В результаті проведеного огляду встановлено, що пресове обладнання з ЛЕМД має принципові переваги над пресовим обладнанням з існуючими приводами за рахунок того, що в ньому відбувається безпосереднє перетворення електричної енергії в механічну роботу і споживання йде тільки під час здійснення робочого ходу. Дана перевага веде до суттєвого зменшення енерговитрат.

2. При дослідженні швидкісного вирубування взуттєвих матеріалів встановлено, що при великих швидкостях вирубування (в межах 1…4 м/с) динамічне зусилля досягає свого максимального значення при зануренні різака в матеріал, що дорівнює приблизно 0,85...0,9 товщини матеріалу. Тобто відбувається практично повне вирубування деталі.

3. Збільшення швидкості вирубування не веде до значного збільшення коефіцієнта динамічності. При швидкостях вирубування в межах 1...4 м/с для матеріалів, що досліджувалися, даний коефіцієнт змінюється в межах 1,4...1, 95.

4. При повному вирубуванні деталі відбувається чистий зріз матеріалу різаком, що в свою чергу веде до зменшення зони деструкції. А це, в свою чергу, приводить до поліпшення якості вирубування.

5. Отримана математична модель адекватно описує процес вирубування деталей взуття на пресовому обладнанні з ЛЕМД в динамічному режимі і може бути використана для його проектування.

6. Проведені експериментальні дослідження режимів роботи пресового обладнання з ЛЕМД дали змогу знайти оптимальний режим та визначити точку старту якоря.

7. Проведене дослідження процесу вирубування деталей взуття на даному пресовому обладнанні в оптимальному режимі показало, що в режимі прес-молота дане обладнання вирубує в 2,7 рази більший периметр деталі, ніж в пресовому режимі при тих же енерговитратах.

8. Виконання даної операції в оптимальному режимі дало змогу оптимізувати фізичні параметри даного пресового обладнання, динаміку робочого циклу та магнітні процеси, що протікають в двигуні. В загальному це дало змогу підвищити його ККД на 5% порівняно з існуючим.

9. Використання лінійних електромагнітних двигунів в якості приводу в цілому дало змогу підвищити ефективність застосування пресового обладнання та поліпшити його техніко-економічні показники. Порівняно з гідравлічним пресом ПВГ-8-2-0 пресове обладнання з ЛЕМД має в 5,7 рази меншу металоємність, в 2,86 рази займає меншу площу, в 20,3 рази менше споживає електричної енергії.

10. На основі проведених теоретичних та експериментальних досліджень розроблено метод для проектування пресового обладнання з ЛЕМД, з врахуванням особливостей технологічної операції вирубування.
СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ
1. Кармаліта А.К., Поліщук О.С. Перспективи застосування електромагнітних приводів в легкій промисловості // Вісник технологічного університету Поділля. - 1997. - №1. - C.131-133.

2. Кармаліта А.К., Поліщук О.С. Аналіз способів перетворення підведеної енергії в приводі електромагнітного преса // Вісник технологічного університету Поділля. - 1998. - №2.- C.26-29.

3. Поліщук О.С., Кармаліта А.К., Абрамов О.О., Нікітін О.О. Експериментальне визначення швидкості якоря електромагнітного преса // Вісник технологічного університету Поділля. - 1998. - №4. - C.75-77.

4. Поліщук О.С., Кармаліта А.К. Формування тягових характеристик, адекватних технологічним зусиллям, в лінійних електромагнітних двигунах // Проблемы легкой и текстильной промышленности.-1999. - №2.- C.228-230.

5. Поліщук О.С., Кармаліта А.К., Косенков В.Д. Оптимальний режим роботи електромагнітного преса // Вісник технологічного університету Поділля. - 1999. - №4. - C.67-69.

6. Поліщук О.С., Кармаліта А.К. Математична модель технологічного процесу вирубування деталей взуття на електромагнітних пресах // Вісник технологічного університету Поділля. - 2000. - №1. - С.23-28.

7. Поліщук О.С. Експериментальна установка для дослідження електромагнітного привода в пресовому обладнанні // Вісник технологічного університету Поділля. - 2000. - №. 3. - С.93-96.

8. Поліщук О.С., Кармаліта А.К. Дослідження оптимального режиму роботи електромагнітного пресу призначеного для виконання операції вирубування деталей взуття та визначення його енергетичних параметрів // Вісник технологічного університету Поділля. - 2000. - №5. - С.17-20.

9. Поліщук О.С., Кармаліта А.К. Визначення впливу швидкості вирубування на технологічне зусилля та на якість лінії різу // Вісник технологічного університету Поділля. - 2001. - №3. - С.160-166.

10. Пат. 30304 А України. Пристрій для клеймування деталей верху і підкладки взуття / А.К. Кармаліта, О.С. Поліщук (Україна). - Заявка №98020944 від 24.02.98; Опубл. 15.11.00.

11. Пат. 30309 А України. Електромагнітний прес / А.К. Кармаліта, О.С. Поліщук (Україна). - Заявка № 98020980 від 25.02.98; Опубл. 15.11.00.
Поліщук О.С. Підвищення ефективності застосування пресового обладнання в легкій промисловості. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.05.10 – машини легкої промисловості, Київський Національний університет технологій та дизайну, Київ, 2001.

Дисертацію присвячено питанню підвищення ефективності застосування пресового обладнання в легкій промисловості. Запропоновано використати електромагнітний двигун в якості приводу в пресовому обладнанні, призначеному для виконання технологічних операцій вирубування та перфорації деталей взуття. Розроблено теоретичні основи та інженерний метод проектування даного пресового обладнання, яке забезпечує значне зменшення енерговитрат. Основні технічні розробки перевірені у наукових лабораторіях з метою оцінки їх працездатності та ефективності.

Ключові слова: пресове обладнання, лінійний електромагнітний двигун, периметр вирубування, швидкість вирубування, енерговитрати.
Полищук О.С. Повышение эффективности использования прессового оборудования в легкой промышленности.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.05.10 – машины легкой промышленности, Киевский Национальный университет технологий и дизайна, Киев, 2001.

Диссертация посвящена повышению эффективности использования прессового оборудования в легкой промышленности. В диссертации обобщен материал по технологическим операциям легкой промышленности, которые требуют оборудования с обратно-поступательным движением рабочих органов, по приводам существующего прессового оборудования, конструкциям линейных электромагнитных двигателей и видам прессового оборудования на их основании. Приведен обзор работ по резанию швейных и обувных материалов.

Разработана математическая модель динамического процесса выполнения технологической операции вырубания на прессовом оборудовании с линейным электромагнитным двигателем. По данной модели получена зависимость периметра вырубаемой детали от величины тока, который должен протекать через двигатель.

Приведены результаты экспериментальных исследований скоростного вырубания швейных и обувных материалов, а также его влияния на технологическое усилие и на чистоту торцевой поверхности. На основании их установлено, что увеличение скорости вырубания в границах от 0,5 до 4 м/с не ведет к значительному увеличению технологического усилия вырубания. Большая скорость резания ведет практически к полному вырубанию детали и к улучшению чистоты торцевой поверхности.

Разработаны и предложены основы расчета и проектирования прессового оборудования с ЛЕМД, предназначеного для выполнения операции вырубания и перфорации. По предложенному методу разработано, изготовлено и испытано, в условиях учебного процесса, конструкцию прессового оборудования с ЛЕМД, предназначеного для выполнения операции вырубания. Проведенные экспериментальные исследования режимов работы данного прессового оборудования дали возможность найти оптимальный и определить оптимальную точку старта якоря двигателя. Оптимальным режимом работы есть режим, когда время действия электромагнитной силы равняется времени рабочего хода якоря. Выполнение данной операции в оптимальном режиме дало возможность оптимизировать физические параметры данного прессового оборудования, динамику рабочего цикла и магнитные процессы, которые протекают в двигателе. В общем это дало возможность повысить эффективность использования прессового оборудования и улучшить его технико-экономические показатели по сравнению с гидравлическим прессом такие как: коэффициенты относительной массы, относительной площади, энергозатрат.

Ключевые слова: прессовое оборудование, линейный электромагнитный двигатель, периметр вырубания, скорость вырубания, энергопотребление.
Polischuk O.S. The increasing of an effectiveness of the use of the press-forging equipment in a light industry. - Manuscript.

The dissertation is to obtain the Degree of a Candidate of the Technical Sciences, specialty 05.05.10 - Light industry machines, Kyiv National University of Technologies and Design, Kyiv, 2001.

The dissertation is dedicated to the question of the increasing of an effectiveness of the use of the press-forging equipment in a light industry. It was offered to practice electromagnetic engine as the press-forging drive. This equipment cuts out and perforates the footwear components. Theoretical basis and engineering method were developed; that can provide the decreasing of the power consumption. The general technical developments were tested in the scientific laboratories with the aim of the evaluation of effectiveness of the equipment.

Key words: press-forging equipment, line electromagnetic engine, perimeter of the cutting out, speed of the cutting out, power consumption.

Учебный материал
© nashaucheba.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации