Kui teie tootmisliinil kulub suruõhk oodatust kiiremini ära, võib süüdlane peituda silmapiiril - teie pneumosilindri läbimõõdud. Liiga suured balloonid mitte ainult ei raiska õhku, vaid tühjendavad teie eelarvet iga tsükliga.
Pneumosilindri ava suurus määrab otseselt õhutarbimise - suuremad avad nõuavad eksponentsiaalselt rohkem õhumahtu ühe löögi kohta, kusjuures 2-tollise ava puhul kulub neli korda rohkem õhku kui sama pikkusega 1-tollise ava puhul. See seos järgib matemaatilist põhimõtet, et õhumaht suureneb läbilõike läbimõõdu ruuduga.
Töötasin hiljuti koos Davidiga, ühe Michigani pakendamisettevõtte hooldusinseneriga, kes avastas, et tema ülisuured balloonid läksid tema ettevõttele aastas maksma $15 000 eurot ainult suruõhukulusid. Lubage mul jagada seda, mida me õppisime maksimaalse tõhususe saavutamiseks puurimõõtude optimeerimise kohta.
Sisukord
- Mis määrab pneumaatiliste balloonide õhutarbimise?
- Kuidas arvutada teie rakenduse jaoks õige puurimõõdu?
- Miks maksavad ülisuured balloonid teile raha?
- Millised on parimad praktikad puurimõõdu valikul?
Mis määrab pneumaatiliste balloonide õhutarbimise?
Pneumosilindrite töö füüsika mõistmine on süsteemi kuluefektiivse projekteerimise seisukohalt väga oluline.
Pneumosilindrite õhutarbimine sõltub peamiselt ava pindalast (π × raadius²), löögi pikkusest, töörõhust ja tsüklisagedusest.1 - kusjuures puurimõõdul on kõige suurem mõju kogu õhukasutusele.
Tarbimise määr
minutisÕhukogus
Tsükli kohta- P_atm ≈ 1,013 bar (standardne atmosfäärirõhk)
- CR = absoluutse rõhu suhe
- Kahetoimeline = tarbib õhku mõlemal löögil
- L/min (ANR) = Normaalne liitrite vaba õhutarne
- SCFM = standardne kuupmeetrile minutis
Matemaatiline suhe
Õhutarbimise valem on lihtne, kuid võimas:
Õhumaht = Puurpindala × löögipikkus × rõhufaktor × tsüklid minutis
Siin on praktiline võrdlus tavaliste puurimõõtude kohta:
| Puurimõõt | Puurpindala (ruutmeetrites) | Õhk 6″ löögi kohta (kuupmeetrites) | Suhteline tarbimine |
|---|---|---|---|
| 1,0″ | 0.785 | 4.71 | 1x (baastase) |
| 1,5 tolli | 1.767 | 10.60 | 2.25x |
| 2,0″ | 3.142 | 18.85 | 4x |
| 2,5 tolli | 4.909 | 29.45 | 6.25x |
Rõhu ja sageduse kordajad
Töörõhk ja tsüklisagedus mõjutavad teie baasõhu tarbimist. Balloon, mis töötab 100 PSI juures, kasutab umbes 7 korda rohkem õhku kui sama balloon atmosfäärirõhu juures.2, samas kui tsükli kiiruse kahekordistamine kahekordistab kogu õhutarbimist.
Kuidas arvutada teie rakenduse jaoks õige puurimõõdu?
Puuride õige mõõtmine eeldab jõuvajaduste ja õhutarbimise tõhususe tasakaalustamist.
Arvutage väikseim läbimõõduga puurimissuurus, kasutades valemit: Vajalik puurpindala = (koormusjõud ÷ töörõhk) ÷ ohutustegur3, siis valige järgmine standardsuurus, et tagada piisav jõud, vähendades samal ajal õhuhulka.
Jõu arvutamise näide
Oletame, et teil on vaja lükata 500-kilone koormus 80 PSI töörõhu juures:
- Vajalik pindala = 500 lbs ÷ 80 PSI = 6,25 ruuttolli.
- 25% ohutusteguriga = 6,25 × 1,25 = 7,81 ruuttolli.
- Selleks on vaja umbes 3,25″ silindrit.
Bepto suuruse eelis
Bepto on aidanud lugematul hulgal klientidel oma silinderrakendusi õigesti dimensioneerida. Meie inseneriteaduskond pakub tasuta mõõtmisarvutusi ja meie vardata silindrid annavad tänu oma tõhusale konstruktsioonile sageli sama jõu kui traditsioonilised silindrid, millel on väiksemad nõuded.
Miks maksavad ülisuured balloonid teile raha?
Ülisuurte pneumosilindrite varjatud kulud ulatuvad kaugemale esialgsest õhutarbimise arvestusest.
Liiga suured balloonid raiskavad suruõhku, suurendavad kompressori tööaega, kiirendavad komponentide kulumist ja vähendavad süsteemi reageerimisaega.4 - lisades sageli 20-40% tegevuskuludele, võrreldes õigesti dimensioneeritud alternatiividega.
Tegelik mõju kuludele
Sarah, kes juhib Ohio osariigis asuva autoosade tootja hankeid, jagas meiega oma kogemusi. Tema rajatis kasutas 4-tollise puuriga silindreid, kus piisaks 2,5-tollistest puuridest. Pärast üleminekut õigete mõõtmetega Bepto balloonidele saavutas ta:
- 35% õhutarbimise vähendamine
- $12,000 aastane energiakulude kokkuhoid
- Kiiremad tsükliajad, mis parandavad tootmise läbilaskevõimet
- Kompressori pikem kasutusiga tänu vähendatud tööajale
Liitumisefekt (Compounding Effect)
Ülisuured balloonid tekitavad doominoefekti kogu teie pneumaatikasüsteemis. Teie kompressor töötab raskemini, õhutöötluskomponendid kuluvad kiiremini ja vaja läheb suuremaid toiteliinid - kõik see suurendab teie kogukulusid.
Millised on parimad praktikad puurimõõdu valikul?
Süstemaatilise puurimõõdu valiku rakendamine võib oluliselt parandada teie pneumaatilise süsteemi tõhusust.
Parimate tavade hulka kuuluvad tegelike jõuvajaduste arvutamine koos ohutusteguritega, õhukulu arvestamine kogukulu analüüsis, standardpuuride suuruse valimine osade kättesaadavuse tagamiseks ja olemasolevate rajatiste korrapärane auditeerimine optimeerimisvõimaluste leidmiseks5.
Meie soovitatud valikuprotsess
- Tegeliku jõuvajaduse arvutamine - Ärge arvake; mõõtke tegelikke koormusi
- Kohaldada asjakohaseid ohutustegureid - Tavaliselt 25-50% sõltuvalt rakendusest.
- Kaaluge töötsüklit - Kõrgsagedusrakendused võidavad rohkem õigest mõõtmestamisest
- Hinnake kogukulu - Arvutage investeeringutasuvuse arvutustes ka õhutarbimist.
Bepto optimeerimisteenused
Pakume ulatuslikku pneumaatikasüsteemi auditit, et tuvastada teie rajatises olevad ülisuured balloonid. Meie meeskond saab soovitada optimaalseid puurimissuurusi ja pakkuda kuluefektiivseid asenduslahendusi, mis tasuvad end sageli juba 12 kuu jooksul ära ainuüksi energiasäästu kaudu.
Järeldus
Õige pneumosilindrite läbimõõdud on üks kõige mõjusamaid, kuid tähelepanuta jäetud võimalusi tegevuskulude vähendamiseks tööstusrajatistes.
Korduma kippuvad küsimused pneumaatilise silindri läbimõõdu ja õhutarbimise kohta
K: Kui palju õhku kasutab 2-tollise läbimõõduga silinder võrreldes 1-tollise läbimõõduga silindriga?
2-tollise läbimõõduga silinder tarbib täpselt 4 korda rohkem õhku kui 1-tollise läbimõõduga silinder sama pikkusega, sest õhukulu suureneb koos läbimõõdu ruuduga.
K: Milline on tüüpiline ohutustegur pneumosilindrite mõõtmisel?
Enamikus rakendustes kasutatakse arvutuslikest jõunõuetest suuremat ohutustegurit 25-50%, kusjuures 25% on piisav püsikoormuste puhul ja 50% on soovitatav löökkoormuste või kriitiliste rakenduste puhul.
K: Kas ma saan vähendada õhutarbimist, vähendades töörõhku?
Jah, rõhu vähendamine vähendab õhutarbimist, kuid tagage, et säilitate piisava jõuväljundi. Rõhu vähendamine 10% võrra säästab tavaliselt umbes 10% õhutarbimist, vähendades samas proportsionaalselt kasutatavat jõudu.
K: Kui tihti peaksin ma oma pneumaatikasüsteemi kontrollima, kas silindrid on ülekoormatud?
Soovitame iga-aastaseid auditeid suure kasutusega süsteemide puhul või iga 2-3 aasta tagant standardrakenduste puhul, eriti kui energiakulud tõusevad või kui planeeritakse süsteemi uuendamist.
K: Milline on ülisuurte balloonide väljavahetamise tasuvusaeg?
Enamik korralikult dimensioneeritud balloonide asendusi tasub end ära 12-18 kuu jooksul tänu vähenenud õhutarbimisele, kusjuures suure tsükliga rakendused tasuvad sageli ära vähem kui 12 kuu jooksul.
-
“ISO 6358: Pneumaatilised vedelikud. Kompressiivseid vedelikke kasutavate komponentide voolukiiruse omaduste määramine”,
https://www.iso.org/standard/56945.html. Käesolevas standardis on määratletud pneumaatiliste vooluhulkade parameetrite - sealhulgas ava pindala, rõhu ja tsüklisageduse - mõõtmise meetodid, mis on aluseks pneumaatiliste ajamite õhutarbimise arvutustele. Tõendusmaterjali roll: mehhanism; Allikatüüp: standard. Toetab: väide, et pneumosilindrite õhutarbimise peamised määravad tegurid on ava pindala, löögi pikkus, töörõhk ja tsüklisagedus. ↩ -
“Boyle'i seadus”, Vikipeedia,
https://en.wikipedia.org/wiki/Boyle%27s_law. Selles artiklis selgitatakse, et konstantsel temperatuuril on gaasi maht ja rõhk pöördvõrdelised, mis tähendab, et 100 PSI (umbes 7,8 baari absoluutne rõhk) täidetud balloon sisaldab umbes 7-8 korda rohkem õhumassi kui sama maht atmosfäärirõhu juures. Tõendite roll: mehhanism; allika tüüp: Vikipeedia. Toetab: väide, et 100 PSI juures olev balloon kasutab ligikaudu 7 korda rohkem õhku kui atmosfäärirõhu juures olev balloon. ↩ -
“ISO 15552: Pneumaatiline vedelikuallikas - Mahavõetavad silindrid, seeria 1000 kPa (10 bar), puurid 32 mm kuni 320 mm”,
https://www.iso.org/standard/50476.html. Käesolev standard reguleerib ISO 15552 standardile vastavate pneumosilindrite projekteerimist ja mõõtmist, sealhulgas jõu ja väljundvõimsuse ning ava pindala seoseid, mis on nõutava ava pindala mõõtmisvalemi aluseks. Tõendav roll: general_support; Allikatüüp: standard. Toetab: väide, mis käsitleb valemit "nõutav puurpindala = (koormusjõud ÷ töörõhk) ÷ ohutustegur minimaalse puurpinna mõõtmiseks". ↩ -
“Compressed Air Systems”, USA energeetikaministeerium - Advanced Manufacturing Office,
https://www.energy.gov/eere/amo/compressed-air-systems. DOE suruõhuprogramm dokumenteerib energiakahjusid, mis kaasnevad ülisuurte pneumaatiliste komponentidega, sealhulgas kompressori pikem tööaeg, kiirem kulumine ja süsteemi tõhususe vähenemine. Tõendite roll: general_support; Allikatüüp: valitsus. Toetab: väide, et ülisuured balloonid raiskavad suruõhku, suurendavad kompressori tööaega ja kiirendavad komponentide kulumist. ↩ -
“Suruõhu väljakutse”,
https://www.compressedairchallenge.org/. USA DOE poolt rahastatud tööstuspartnerlus, mis pakub parimate tavade juhiseid, koolitust ja auditi raamistikku tööstuslikes suruõhusüsteemides, sealhulgas ülisuurtes ajamites esinevate ebatõhususte tuvastamiseks ja kõrvaldamiseks. Tõendite roll: general_support; Allikatüüp: tööstus. Toetab: parimate tavade soovitus regulaarselt auditeerida olemasolevaid pneumaatilisi seadmeid optimeerimisvõimaluste leidmiseks. ↩
