Kai jūsų gamybos linijoje suspaustas oras sunaudojamas greičiau nei tikėtasi, kaltininkas gali būti paslėptas visiems matomoje vietoje - jūsų pneumatinių cilindrų skylių dydžiai. Per dideli cilindrai ne tik eikvoja orą, bet ir ištuština jūsų biudžetą su kiekvienu ciklu.
Cilindro pneumatinio cilindro skylės dydis tiesiogiai lemia oro sąnaudas – didesnėms skylėms reikia eksponentiškai daugiau oro tūrio vienam eigai, o 2 colių skylė sunaudoja keturis kartus daugiau oro nei 1 colio skylė su tokiu pačiu eigumo ilgiu. Šis ryšys atitinka matematinį principą, kad oro tūris didėja su skylės skersmens kvadratas1.
Neseniai dirbau su Mičigano mieste esančios pakavimo įmonės techninės priežiūros inžinieriumi Deividu, kuris nustatė, kad dėl per didelių balionų jo įmonė kasmet patiria $15 000 papildomų išlaidų vien dėl suspausto oro. Leiskite pasidalyti tuo, ką sužinojome apie gręžinių dydžių optimizavimą siekiant didžiausio efektyvumo.
Turinys
- Kas lemia oro sąnaudas pneumatiniuose cilindruose?
- Kaip apskaičiuoti reikiamą skylės dydį jūsų įrangai?
- Kodėl negabaritiniai cilindrai jums kainuoja pinigus?
- Kokia yra geriausia gręžinio dydžio parinkimo praktika?
Kas lemia oro sąnaudas pneumatiniuose cilindruose?
Norint ekonomiškai efektyviai suprojektuoti sistemą, labai svarbu suprasti fizikinius pneumatinių cilindrų veikimo principus.
Pneumatinių cilindrų oro sąnaudas pirmiausia lemia kiaurymės plotas (π × spindulys²), eigos ilgis, darbinis slėgis ir ciklų dažnis, o kiaurymės dydis daro didžiausią įtaką bendroms oro sąnaudoms.
Sąnaudų norma
Per minutęOro tūris
Per Cycle- P_atm ≈ 1.013 bar (Standard atm pressure)
- CR = Absolute pressure ratio
- Dvigubo veikimo = Consumes air on both strokes
- L/min (ANR) = Normal liters of free air delivery
- SCFM = Standard cubic feet per minute
Matematinis ryšys
Oro suvartojimo formulė yra paprasta, bet galinga:
Oro tūris = kiaurymės plotas × eigos ilgis × slėgio koeficientas × ciklų per minutę skaičius
Čia pateikiamas praktinis įprastų skylių dydžių palyginimas:
| Gręžinio dydis | Gręžinio plotas (kv. col.) | Oro kiekis, tenkantis 6 colių eigai (cu in) | Santykinis suvartojimas |
|---|---|---|---|
| 1,0″ | 0.785 | 4.71 | 1x (bazinis lygis) |
| 1,5 colio | 1.767 | 10.60 | 2.25x |
| 2,0″ | 3.142 | 18.85 | 4x |
| 2,5 coliai | 4.909 | 29.45 | 6.25x |
Slėgio ir dažnio daugikliai
Darbinis slėgis ir ciklų dažnis veikia kaip bazinio oro suvartojimo daugikliai. Balionas, veikiantis 100 PSI slėgiu, sunaudoja maždaug 7 kartus daugiau oro nei tas pats balionas, veikiantis 100 PSI slėgiu. atmosferos slėgis2, o padvigubinus ciklo dažnį padvigubėja bendras oro suvartojimas.
Kaip apskaičiuoti reikiamą skylės dydį jūsų įrangai?
Norint tinkamai parinkti gręžinio dydį, reikia subalansuoti jėgos reikalavimus ir oro sąnaudų efektyvumą.
Pagal formulę apskaičiuokite mažiausią skylės dydį: Reikiamas skylės plotas = (apkrovos jėga ÷ darbinis slėgis) ÷ Saugos koeficientas3, tada pasirinkite kitą standartinį dydį, kad užtikrintumėte pakankamą jėgą ir sumažintumėte oro švaistymą.
Jėgos skaičiavimo pavyzdys
Tarkime, kad reikia stumti 500 svarų krovinį esant 80 PSI darbiniam slėgiui:
- Reikiamas plotas = 500 svarų ÷ 80 PSI = 6,25 kvadratinių colių
- Naudojant 25% saugos koeficientas = 6,25 × 1,25 = 7,81 kvadratinių colių
- Tam reikia maždaug 3,25 colio skersmens cilindro
"Bepto" dydžio nustatymo pranašumas
"Bepto" padėjo daugybei klientų teisingai nustatyti cilindrų dydžius. Mūsų inžinierių komanda nemokamai atlieka dydžių skaičiavimus, o mūsų bepakopiai cilindrai dėl efektyvios konstrukcijos dažnai išvysto tokią pačią jėgą, kaip ir tradiciniai cilindrai, kuriems reikia mažesnės skylės.
Kodėl negabaritiniai cilindrai jums kainuoja pinigus?
Paslėptos per didelių pneumatinių cilindrų sąnaudos yra daug didesnės nei pradiniai oro sąnaudų skaičiavimai.
Dėl per didelių cilindrų eikvojamas suslėgtasis oras, pailgėja kompresoriaus veikimo laikas, greičiau dėvisi komponentai ir sutrumpėja sistemos reakcijos laikas - dažnai dėl to padidėja 20-40% bendros eksploatavimo išlaidos, palyginti su tinkamo dydžio alternatyvomis.
Realių išlaidų poveikis
Sarah, kuri vadovauja automobilių dalių gamintojo Ohajuje viešiesiems pirkimams, pasidalijo su mumis savo patirtimi. Jos įmonėje buvo naudojami 4 colių skersmens cilindrai, nors būtų pakakę 2,5 colio skersmens. Perėjusi prie tinkamo dydžio "Bepto" cilindrų, ji pasiekė:
- 35% oro sąnaudų sumažinimas
- $12 000 sutaupytų energijos sąnaudų per metus
- Greitesnis ciklo laikas, gerinantis gamybos našumą
- Ilgesnis kompresoriaus tarnavimo laikas dėl trumpesnio veikimo laiko
Sudėtinis poveikis
Didelių matmenų cilindrai sukuria domino efektą visoje pneumatinėje sistemoje. Kompresorius dirba sunkiau, greičiau dėvisi oro apdorojimo komponentai, reikia didesnių tiekimo linijų - visa tai dar labiau padidina jūsų bendra nuosavybės kaina4.
Kokia yra geriausia gręžinio dydžio parinkimo praktika?
Sistemingai parenkant gręžinio dydį galima gerokai padidinti pneumatinės sistemos efektyvumą.
Geriausia praktika - apskaičiuoti faktinį jėgos poreikį su saugos koeficientais, atsižvelgti į oro sąnaudas atliekant bendrų sąnaudų analizę, pasirinkti standartinius gręžinių dydžius, kad būtų galima įsigyti detalių, ir reguliariai atlikti esamų įrenginių auditą, kad būtų galima juos optimizuoti.
Mūsų rekomenduojamas atrankos procesas
- Apskaičiuokite faktinį jėgos poreikį - Nesiimkite spėlioti; matuokite faktines apkrovas
- Taikyti tinkamus saugos koeficientus - Paprastai 25-50%, priklausomai nuo taikomosios programos
- Apsvarstykite darbo ciklas5 - Didelio dažnio taikomosioms programoms labiau naudingas tinkamas dydis
- Įvertinti visas išlaidas - Į investicijų grąžos skaičiavimus įtraukite oro sąnaudas
"Bepto" optimizavimo paslaugos
Siūlome išsamų pneumatinių sistemų auditą, kad būtų galima nustatyti per didelius balionus jūsų įmonėje. Mūsų komanda gali rekomenduoti optimalius gręžinių dydžius ir pasiūlyti ekonomiškus pakeitimo sprendimus, kurie dažnai atsiperka per 12 mėnesių vien dėl sutaupytos energijos.
Išvada
Tinkamas pneumatinių cilindrų angų dydžio nustatymas yra viena iš svarbiausių, tačiau nepastebimų galimybių sumažinti eksploatacines išlaidas pramonės įmonėse.
Dažniausiai užduodami klausimai apie pneumatinio cilindro skylės dydį ir oro suvartojimą
K: Kiek oro sunaudoja 2 colių skersmens cilindras, palyginti su 1 colio skersmens cilindru?
2 colių skersmens cilindras sunaudoja lygiai 4 kartus daugiau oro nei 1 colio skersmens cilindras su tokiu pačiu eigos ilgiu, nes oro sąnaudos didėja proporcingai skylės skersmens kvadratui.
K: Koks yra tipinis saugos koeficientas nustatant pneumatinių cilindrų dydį?
Daugumoje programų naudojamas 25-50% saugos koeficientas, viršijantis apskaičiuotos jėgos reikalavimus, kai 25% yra tinkamas pastoviai apkrovai, o 50% rekomenduojamas smūginėms apkrovoms arba kritinėms programoms.
K: Ar galiu sumažinti oro sąnaudas sumažindamas darbinį slėgį?
Taip, sumažinus slėgį, sumažėja oro sąnaudos, tačiau įsitikinkite, kad išlaikysite reikiamą jėgos kiekį. Sumažinus slėgį 10%, paprastai sutaupoma apie 10% oro sąnaudų, tačiau proporcingai sumažėja turima jėga.
K: Kaip dažnai turėčiau tikrinti savo pneumatinę sistemą, ar nėra per didelių cilindrų?
Rekomenduojame atlikti metinį auditą daug energijos naudojančioms sistemoms arba kas 2-3 metus standartinėms sistemoms, ypač kai energijos sąnaudos didėja arba planuojant sistemos atnaujinimą.
K: Koks yra per didelių cilindrų keitimo atsipirkimo laikotarpis?
Dauguma tinkamai parinktų cilindrų atsiperka per 12-18 mėnesių dėl mažesnio oro suvartojimo, o didelio ciklo įrenginiuose atsiperkamumas dažnai neviršija 12 mėnesių.
-
Peržiūrėkite pagrindinę geometrinę formulę, paaiškinančią, kodėl tūris didėja proporcingai skersmens kvadratui. ↩
-
Supraskite standartinio atmosferos slėgio sąvoką ir tai, kaip jis naudojamas kaip atskaitos taškas atliekant pneumatinius skaičiavimus. ↩
-
Sužinokite, kodėl saugos koeficiento taikymas yra labai svarbus mechaninio projektavimo etapas, kad būtų atsižvelgta į neapibrėžtumus ir išvengta gedimų. ↩
-
Išnagrinėkite TCO principą, kuris apima ne tik pirkimo kainą, bet ir visas ilgalaikes veiklos sąnaudas. ↩
-
Suprasti, kaip apibrėžiamas ir naudojamas darbo ciklas, apibūdinantis komponento veikimo intensyvumą ir naudojimo trukmę. ↩
