Kai pneumatinės sistemos staiga praranda efektyvumą ir cilindrai juda vangiai, inžinieriai dažnai nepastebi vieno svarbiausio kaltininko - užkimšto srauto. Šis reiškinys tyliai sumažina sistemos našumą, dėl to brangiai kainuoja prastovos ir nusivylę operatoriai. Tinkamai nesupratus, tai, kas turėtų būti sklandus darbas, tampa brangiu galvos skausmu.
Pneumatinėse sistemose srautas užgęsta, kai oro greitis pasiekia garso greitį (1 mašina1) siauriausiame srauto ribotuvo taške, todėl nustatoma srauto greičio riba, kurios negalima viršyti nepriklausomai nuo prieš srovę esančio slėgio padidėjimo. Šis apribojimas iš esmės apriboja jūsų sistemos našumo potencialą.
Būdamas "Bepto Pneumatics" pardavimų direktoriumi, mačiau, kaip daugybė inžinierių susiduria su paslaptingais našumo sumažėjimais. cilindras be lazdelių2 paraiškos. Praėjusį mėnesį su mumis susisiekė vyresnysis techninės priežiūros inžinierius Robertas iš Mičigano automobilių gamyklos, kurį suglumino staiga sumažėjęs 40% gamybos linijos greitis. Atsakymas? Srauto užkimšimas, kurio niekas tinkamai nediagnozavo.
Turinys
- Kas tiksliai yra užkimštas srautas pneumatinėse programose?
- Kaip nustatyti užkimšto srauto simptomus jūsų sistemoje?
- Kokios yra pagrindinės užsikimšusio srauto priežastys?
- Kaip išvengti ir išspręsti užsikimšusio srauto problemas?
Kas tiksliai yra užkimštas srautas pneumatinėse programose?
Norint suprasti užspaustą srautą, reikia suprasti fizikines didelio greičio oro judėjimo per apribojimus priežastis.
Duslinis srautas - tai didžiausias masės srautas, kurį galima pasiekti per tam tikrą angą ar apribojimą, kai slėgis pasroviui nukrenta žemiau maždaug 53% slėgio prieš srovę, todėl oro greitis apribojimo vietoje pasiekia garso greitį.
Garso greičio fizika
Kai suslėgtas oras greitėja per susiaurėjusį kanalą, jo greitis didėja, o slėgis mažėja. Kai oras pasiekia garso greitį (maždaug 1 125 pėdų per sekundę kambario temperatūroje), tolesnis slėgio kritimas pasroviui negali padidinti srauto greičio. Dėl to susidaro "užspringimo" būklė.
Kritinis slėgio santykis
Magiškas skaičius pneumatinėse sistemose yra 0,528 - tai kritinio slėgio santykis3. Kai slėgis pasroviui nukrenta žemiau 52,8% slėgio prieš srovę, srautas užspringsta nepriklausomai nuo to, kiek sumažėja slėgis pasroviui.
| Būklė | Slėgis prieš srovę | Slėgis pasroviui | Srauto būsena |
|---|---|---|---|
| Normalus srautas | 100 PSI | 60 PSI | Subgarsinis, kintamas |
| Kritinis taškas | 100 PSI | 53 PSI | Pasiektas garso greitis |
| Užkimštas srautas | 100 PSI | 30 PSI | Didžiausias srautas, garsinis |
Kaip nustatyti užkimšto srauto simptomus jūsų sistemoje?
Anksti atpažinus užspringusio srauto simptomus išvengiama brangiai kainuojančių gamybos vėlavimų ir įrangos pažeidimų.
Pagrindiniai rodikliai: cilindrai juda lėčiau, nei tikėtasi, nepaisant pakankamo tiekimo slėgio, neįprasti šnypštimo garsai iš išmetimo angų, nenuoseklus ciklo laikas ir srautas, kuris nedidėja didėjant tiekimo slėgiui.
Veiklos rodikliai
Akivaizdžiausias požymis - kai padidinus tiekimo slėgį nepavyksta padidinti cilindro greičio. Jei jūsų cilindras be lazdelių veikia tokiu pačiu greičiu, nesvarbu, ar tiekiamas 80 PSI, ar 120 PSI slėgis, tikėtina, kad susiduriama su užspringusio srauto sąlygomis.
Akustiniai parašai
Dėl užgniaužto srauto sklinda specifinis aukšto dažnio švilpimas arba šnypštimas, ypač pastebimas ties išmetimo angomis ir greito atjungimo jungtimis. Šie garsai rodo, kad oras pasiekia garsinį greitį.
Kokios yra pagrindinės užsikimšusio srauto priežastys?
Srauto užkimšimą lemia keli veiksniai, kurie dažnai veikia kartu ir riboja sistemos veikimą.
Dažniausios priežastys: per mažų matmenų jungiamosios detalės ir vamzdžiai, užterštos arba susidėvėjusios vožtuvų lizdai, per didelis priešslėgis4 dėl ribojančių išmetimo sistemų ir netinkamo dydžio srauto reguliavimo vožtuvų, dėl kurių atsiranda nereikalingų apribojimų.
Komponentų dydžio nustatymo problemos
Prisimenu, kaip padėjau Marijai, kuri vadovauja pakavimo mašinų įmonei Štutgarte, Vokietijoje. Jos naujoji gamybos linija, nepaisant to, kad joje buvo naudojami aukščiausios kokybės komponentai, nuolat veikė nepakankamai efektyviai. Kaltininkas? 1/4″ jungtys sistemoje, skirtoje 3/8″ srautui. Pakeitus "Bepto" greito jungimo jungtis į tinkamo dydžio, jos ciklo trukmė pagerėjo 35%.
Sistemos projektavimo veiksniai
| Komponentas | Nepakankamas poveikis | Tinkamo dydžio nustatymo nauda |
|---|---|---|
| Tiekimo vamzdžiai | Sudaro kliūtis | Išlaiko slėgį |
| Išmetimo sistemos jungiamosios detalės | Sukelia priešslėgį | Leidžia laisvai tekėti |
| Vožtuvų angos | Ribojamas srauto pajėgumas | Maksimaliai padidina našumą |
Su technine priežiūra susijusios priežastys
Užterštumas, susidėvėję sandarikliai ir pažeistos vožtuvų sėdynės palaipsniui mažina efektyvų angų dydį, todėl galiausiai net tinkamai suprojektuotose sistemose susidaro užspaustas srautas.
Kaip išvengti ir išspręsti užsikimšusio srauto problemas?
Veiksmingas užkimšto srauto valdymas apima tinkamą sistemos projektavimą ir aktyvios techninės priežiūros strategijas.
Prevencinės strategijos apima: tinkamo dydžio komponentų parinkimą didžiausiam srauto greičiui, slėgio santykio palaikymą virš kritinių ribų, reguliarų techninės priežiūros grafikų įgyvendinimą ir aukštos kokybės atsarginių dalių, išlaikančių originalias srauto charakteristikas, naudojimą.
Dizaino sprendimai
Veiksmingiausias būdas yra visų komponentų - vamzdžių, jungiamųjų detalių, vožtuvų ir prievadų - dydžių nustatymas pagal didžiausią reikiamą srautą, o ne pagal vidutines darbo sąlygas. Taip užtikrinama saugumo atsarga, kad srautas neužsikimštų.
Geriausia techninės priežiūros praktika
Reguliariai tikrinant ir keičiant susidėvėjusias sudedamąsias dalis, išvengiama laipsniško apribojimų kaupimosi. "Bepto" mūsų pakaitiniai cilindrai išlaiko originalios įrangos srauto charakteristikas, o jų ilgaamžiškumas ir pristatymo laikas yra trumpesnis.
Komponentų atrankos kriterijai
Pasirinkite komponentus su srauto koeficientai (Cv vertės)5 atitinkantis jūsų didžiausio srauto reikalavimus. Keisdami originalias dalis, užtikrinkite, kad alternatyvios dalys išlaikytų arba viršytų originalias srauto specifikacijas.
Išvada
Supratus ir valdant užspringusį srautą, pneumatinės sistemos veikimas iš varginančių apribojimų virsta nuspėjamu, optimaliu veikimu, kuris maksimaliai padidina našumą ir sumažina prastovų išlaidas.
DUK apie užkimštą srautą pneumatinėse sistemose
K: Kokiam slėgio santykiui esant pneumatinėse sistemose atsiranda užspaustas srautas?
A: Srautas užspringsta, kai slėgis pasroviui nukrenta žemiau 52,8% prieš srovę esančio slėgio, todėl susidaro garso greičio sąlygos, ribojančios didžiausią srauto greitį, nepriklausomai nuo tolesnio slėgio mažinimo.
K: Ar gali užspaustas srautas pakenkti pneumatiniams komponentams?
A.: Nors pats užspaustas srautas tiesiogiai nepažeidžia komponentų, dėl didelio greičio ir slėgio svyravimų ilgainiui gali greičiau susidėvėti vožtuvų lizdai, sandarikliai ir jungiamosios detalės.
K: Kaip apskaičiuoti, ar mano sistemoje bus užspaustas srautas?
A: Palyginkite savo sistemos slėgio kritimą per apribojimus su 0,528 kritiniu santykiu. Jei slėgis pasroviui padalytas iš slėgio prieš srovę yra mažesnis nei 0,528, vadinasi, yra užspausto srauto sąlygos.
K: Koks skirtumas tarp užspausto srauto ir slėgio kritimo?
A: Slėgio kritimas - tai slėgio sumažėjimas dėl trinties ir apribojimų, o užspaustas srautas - tai specifinė būklė, kai oro greitis pasiekia garso greitį, todėl susidaro srauto greičio riba.
K: Ar didesni vamzdžiai gali pašalinti užspringusio srauto problemas?
A.: Didesni vamzdžiai sumažina slėgio kritimą ir gali padėti išlaikyti slėgio santykį virš kritinės ribos, tačiau mažiausias apribojimas jūsų sistemoje galiausiai nulemia užspausto srauto potencialą.
-
Sužinokite apie Macho skaičių ir jo, kaip skysčių dinamikos beasmenio dydžio, reikšmę, kuri parodo srauto greičio pro ribą ir vietinio garso greičio santykį. ↩
-
Sužinokite apie cilindrų be strypų konstrukciją, tipus ir privalumus pramonės automatizavimo srityje. ↩
-
Išnagrinėkite termodinaminius principus ir kritinio slėgio santykio išvedimą suslėgtam srautui. ↩
-
Suprasti priešslėgio pneumatinėse sistemose priežastis ir jo neigiamą poveikį našumui ir efektyvumui. ↩
-
Sužinokite, kaip srauto koeficientas (Cv) naudojamas pneumatinių ir hidraulinių vožtuvų srauto pralaidumui matuoti ir palyginti. ↩
