Koks yra linijinių pavarų darbo ciklas?

Įvadas

Ar kada nors susimąstėte, kodėl jūsų linijinė pavara sugedo vos po šešių mėnesių veikimo, nors ji buvo numatyta naudoti daugelį metų? Kaltas gali būti neteisingas darbo ciklo supratimas - vienas iš labiausiai nepastebimų, tačiau labai svarbių veiksnių renkantis pavaras. Netinkamai apskaičiuotas darbo ciklas lemia ankstyvus gedimus, perkaitimą ir brangiai kainuojančias prastovas, kurių būtų buvę galima lengvai išvengti tinkamai suplanavus.

Linijinės pavaros darbo ciklas - tai procentinė pavaros veikimo per tam tikrą laikotarpį dalis, paprastai išreiškiama kaip darbo laiko ir viso ciklo trukmės santykis, turintis tiesioginės įtakos šilumos gamybai, komponentų nusidėvėjimui ir bendram tarnavimo laikui. Suprasdami ir tinkamai taikydami darbo ciklo įvertinimus, užtikrinsite optimalų veikimą ir išvengsite brangiai kainuojančių automatikos sistemų gedimų.

Dešimtmetį padėdamas "Bepto Connector" inžinieriams parinkti tinkamus kabelių riebokšlius ir jungtis pavaroms, mačiau, kaip klaidingas darbo ciklo supratimas gali sugriauti net pačias patikimiausias sistemas. Elektros jungtys, kuriomis maitinamos šios pavaros, yra tokios pat svarbios, kaip ir mechaniniai komponentai, ir abiejų jungčių dydis turi būti parinktas atsižvelgiant į realias darbo sąlygas, o ne tik į vardines charakteristikas 😉.

Turinys

• Kas tiksliai yra linijinių pavarų darbinis ciklas?
• Kaip apskaičiuoti darbinį ciklą jūsų programai?
• Kokios yra skirtingos darbo ciklo klasifikacijos?
• Kokią įtaką darbinis ciklas turi pavaros veikimui ir tarnavimo trukmei?
• Kokių įprastų darbo ciklo klaidų reikia vengti?
• Dažniausiai užduodami klausimai apie linijinių pavarų darbinį ciklą

Kas tiksliai yra linijinių pavarų darbinis ciklas?

Norint tinkamai parinkti pavarą ir sėkmingai ją naudoti, būtina suprasti darbo ciklo pagrindus. Linijinės pavaros darbo ciklas - tai darbo laiko ir bendro ciklo laiko santykis, paprastai išreiškiamas procentais, nustatantis, kiek laiko pavaros gali veikti nepertraukiamai, kol prireiks poilsio laikotarpio, kad būtų išvengta perkaitimo ir komponentų pažeidimų.

Darbinio ciklo formulės išskaidymas

Pagrindinis darbo ciklo apskaičiavimas atliekamas pagal šią paprastą formulę:
Darbo ciklas (%) = (darbo laikas ÷ bendras ciklo laikas) × 100

Pavyzdžiui, jei pavara veikia 2 minutes iš kiekvieno 10 minučių ciklo, darbo ciklas yra (2 ÷ 10) × 100 = 20%.

Pagrindiniai darbo ciklo analizės komponentai:

Veikimo laikas: Faktinis pavaros variklio veikimo ir judėjimo laikas. Tai apima ir ištraukimo, ir įtraukimo judesius, nes abiem atvejais susidaro šiluma ir dėvisi komponentai.

Poilsio laikas: Laikotarpis, kai pavara nejuda, kad būtų galima išsklaidyti šilumą ir aušinti komponentus. Šis ramybės periodas labai svarbus siekiant išvengti šiluminės perkrovos ir prailginti tarnavimo laiką.

Ciklo laikotarpis: Bendras vienos pilnos darbo sekos laikas, įskaitant darbo ir poilsio laikotarpius.

Prisimenu, kaip dirbau su Marcusu, gamyklos inžinieriumi iš pakavimo įmonės Vokietijoje, kuris dažnai susidurdavo su konvejerio padėties nustatymo sistemos pavaros gedimais. Jo pavaros buvo pritaikytos 25% darbo ciklui, tačiau dėl padidėjusių gamybos poreikių jos iš tikrųjų veikė 60% režimu. Elektrinės jungtys taip pat gedo, nes kabelių movos nebuvo pritaikytos nuolatiniam šiluminiam ciklui. Kai tinkamai apskaičiavome faktinį darbo ciklą ir atnaujinome pavaros ir mūsų IP68 klasės kabelių movos¹, jo nesėkmių rodiklis sumažėjo beveik iki nulio.

Supratimas apie šiluminius aspektus

Šilumos išsiskyrimas yra pagrindinis ribojantis veiksnys, kai naudojamas darbo ciklas. Elektrinės linijinės pavaros išskiria šilumą:

• Variklio apvijos varža (I²R nuostoliai²)
• Mechaninė trintis krumpliaračiuose ir švaistikliuose
• Elektroninio valdiklio perjungimo nuostoliai

Ši šiluma turi būti išsklaidoma poilsio metu, kad būtų išvengta komponentų pažeidimų, izoliacijos suirimo ir ankstyvo gedimo.

Kaip apskaičiuoti darbinį ciklą jūsų programai?

Norint tiksliai apskaičiuoti darbo ciklą, reikia išanalizuoti konkrečius darbo modelius ir aplinkos sąlygas. Apskaičiuokite darbo ciklą matuodami faktinį darbo laiką per nustatytus laikotarpius, atsižvelgdami į ištraukimo ir įtraukimo judesius, apkrovos svyravimus ir aplinkos veiksnius, turinčius įtakos šilumos išsklaidymui.

Žingsnis po žingsnio skaičiavimo metodas

1 žingsnis: apibrėžkite savo ciklo laikotarpį
Nustatykite tinkamą analizės laikotarpį. Dažniausiai pasitaikantys laikotarpiai yra šie:

• 10 minučių (standartas daugumai programų)
• 60 minučių (ilgesniam ciklui)
• 8 valandos (pamaininėms operacijoms)

2 veiksmas: išmatuokite faktinį darbo laiką
Stebėkite, kada per jūsų nustatytą laikotarpį pavaros variklis įjungiamas. Įtraukite:

• Išplėtimo laikas esant apkrovai
• Įtraukimo laikas (dažnai skiriasi nuo pratęsimo)
• bet kokie išlaikymo laikotarpiai, kai variklis lieka įjungtas.

3 veiksmas: atsižvelgkite į apkrovos svyravimus
Didesnės apkrovos padidina srovės suvartojimą ir šilumos išsiskyrimą. Jei jūsų taikymas susijęs su kintamomis apkrovomis, apskaičiuokite darbo ciklą remdamiesi didžiausios tikėtinos apkrovos sąlygomis.

4 žingsnis: atsižvelkite į aplinkos veiksnius
Aplinkos temperatūra, oro srautas ir montavimo kryptis turi įtakos šilumos išsklaidymui. Aukštos temperatūros aplinkoje arba uždarose patalpose gali reikėti sumažinti darbo ciklus.

Realaus skaičiavimo pavyzdys

Norėčiau pasidalyti pavyzdžiu iš mūsų darbo su Sara, automobilių surinkimo gamyklos Detroite techninės priežiūros vadybininke. Jos komandai reikėjo šių parametrų pavaros gaubto pakėlimo operacijoms:

• Ciklo laikotarpis: 10 minučių
• Ištraukimo laikas: 15 sekundžių (iki 500 svarų apkrovos)
• Sulaikymo laikas: 30 sekundžių (variklis įjungtas, kad išlaikytų padėtį)
• Įtraukimo laikas: 10 sekundžių (iki 200 svarų apkrovos)
• Poilsio laikas: 8 minutės ir 5 sekundės

Apskaičiavimas:
Bendras darbo laikas = 15 + 30 + 10 = 55 sekundės
Darbinis ciklas = (55 ÷ 600) × 100 = 9,2%

Atlikus skaičiavimus paaiškėjo, kad jie gali saugiai naudoti standartines 25% darbo ciklo pavaros, užtikrinančias puikią saugos atsargą ir ilgą tarnavimo laiką.

Kokios yra skirtingos darbo ciklo klasifikacijos?

Linijinės pavaros gali būti įvairių darbo ciklo verčių, kad atitiktų skirtingus taikymo reikalavimus. Standartinės darbo ciklų klasifikacijos: 25% (darbas su pertrūkiais), 50% (vidutinis nepertraukiamas darbas), 75% (sunkus nepertraukiamas darbas) ir 100% (nepertraukiamas darbas), kurių kiekviena sukurta atsižvelgiant į konkrečius darbo modelius ir šilumos valdymo galimybes.

Standartinio darbo ciklo kategorijos

25% darbo ciklas (S3-25)³ - Pertraukiamas aptarnavimas:

• Sukurta 2,5 minutės veikimo per 10 minučių ciklą
• Labiausiai paplitęs ir ekonomiškai efektyvus variantas
• Tinka pozicionuoti, retkarčiais kelti ir periodiškai automatizuoti
• Pavyzdžiai: Vartų atidarymo įtaisai, atsitiktiniai vožtuvų veiksmai, padėties nustatymo stalai

50% darbo ciklas (S3-50) - vidutinio sunkumo nepertraukiamas darbas:

• Per 10 minučių ciklą galima veikti 5 minutes
• Patobulintas aušinimas ir šilumos valdymas
• Idealiai tinka dažnam pozicionavimui ir vidutinei gamybos spartai
• Pavyzdžiai: Konvejerių pozicionavimas, įprastas medžiagų tvarkymas, surinkimo automatizavimas

75% darbo ciklas (S3-75) - sunkus nepertraukiamas darbas:

• Leidžia veikti 7,5 minutės per 10 minučių ciklą
• Didelio atsparumo konstrukcija su puikiu šilumos išsklaidymu
• Sukurta didelės gamybos aplinkai
• Pavyzdžiai: Greitas pakavimas, nepertraukiamas apdorojimas, greito ciklo taikymas

100% Darbo ciklas (S1) - nuolatinis darbas:

• Neriboto nepertraukiamo veikimo galimybė
• Aukščiausios kokybės konstrukcija su pažangiomis aušinimo sistemomis
• Didžiausia kaina, bet didžiausias patikimumas
• Pavyzdžiai: Nuolatinis pozicionavimas, nuolatinis siurbimas, darbas 24 valandas per parą, 7 dienas per savaitę.

Tinkamos klasifikacijos pasirinkimas

Svarbiausia apskaičiuotą darbo ciklą suderinti su atitinkama pavaros galia ir pakankama saugos atsarga. Paprastai rekomenduoju rinktis pavaros vardinį parametrą, kuris yra bent 25% didesnis už jūsų apskaičiuotą reikalavimą:

• Apkrovos svyravimai
• Aplinkos pokyčiai
• Komponentų senėjimas
• Būsimas gamybos padidėjimas

"Bepto Connector" įsitikinome, kad tinkamas darbo ciklo suderinimas prailgina įrangos tarnavimo laiką. Mūsų jūrinės klasės kabelių riebokšliai, naudojami tokiose srityse, taip pat turi atitikti šiluminio ciklo reikalavimus - standartiniai riebokšliai dėl šiluminio plėtimosi ir susitraukimo įtempių greitai sugenda esant dideliam darbo ciklui.

Kokią įtaką darbinis ciklas turi pavaros veikimui ir tarnavimo trukmei?

Darbo ciklas tiesiogiai veikia visus pavaros veikimo ir ilgaamžiškumo aspektus. Viršijant vardinį darbo ciklą, perkaista, sumažėja jėgos našumas, greičiau dėvisi komponentai ir gali sutrumpėti eksploatavimo laikas 50-80%, o dirbant pagal nustatytas ribas užtikrinamas optimalus našumas ir maksimali investicijų grąža.

Poveikio našumui analizė

Šiluminis poveikis eksploatacinėms savybėms:
Kai pavaros įkaista daugiau, nei numatyta projekte, pablogėja jų eksploatacinės savybės:

• Variklio sukimo momento sumažinimas (iki 20% esant aukštai temperatūrai)
• Padidėjusi elektrinė varža, dėl kurios suvartojama didesnė srovė
• Pavarų tepalo gedimas, mažinantis efektyvumą
• Elektroninio valdiklio terminės apsaugos įjungimas

Komponentų susidėvėjimo pagreitis:
Per dideli darbo ciklai pagreitina nusidėvėjimą:

• Sandariklio degradacija dėl terminio cikliškumo
• Guolių nusidėvėjimas dėl netinkamo aušinimo tepalais
• Krumpliaračių dantų dilimas dėl šiluminio plėtimosi įtempių
• Laidų izoliacijos gedimas dėl karščio poveikio

Tarnavimo laiko koreliacija

Mūsų lauko duomenys rodo aiškią koreliaciją tarp darbo ciklo laikymosi ir tarnavimo laiko:

Darbo ciklo naudojimas	Numatomas tarnavimo laikas	Nesėkmių dažnis
Reitingas	5-10 metų	<5% kasmet
1,5x reitingas	2-3 metai	15-25% kasmet
2x įvertinimas	6-18 mėnesių	40-60% kasmet
>2x įvertinimas	3-12 mėnesių	>75% kasmet

Prisimenu darbą su Ahmedu, kuris vadovauja vandens valymo įrenginiui Saudo Arabijoje. Pirminis pavaros pasirinkimas neatsižvelgė į darbo ciklo reikalavimus, todėl atšiaurioje dykumos aplinkoje kas 8-10 mėnesių įvykdavo gedimai. Po to, kai buvo pakeistos tinkamai įvertintos pavaros ir mūsų ATEX sertifikatas⁴ sprogimui atsparių kabelių riebokšlių, skirtų nuolatiniam darbui, vidutinis laikas tarp gedimų pailgėjo iki daugiau kaip 4 metų.

Tinkamo dydžio nustatymo ekonominis poveikis

Nors didesnio darbo ciklo pavaros iš pradžių kainuoja brangiau, bendra nuosavybės kaina yra labai palanki tinkamam dydžio parinkimui:

• Mažesnės techninės priežiūros išlaidos
• Panaikintos neatidėliotinos pakeitimo išlaidos
• Pagerintas gamybos veikimo laikas
• Mažesnis energijos suvartojimas dėl didesnio efektyvumo

Kokių įprastų darbo ciklo klaidų reikia vengti?

Mokymasis iš dažniausiai daromų klaidų gali padėti sutaupyti nemažai lėšų ir išvengti galvos skausmo. Dažniausiai pasitaikančios darbo ciklo klaidos yra šios: vietoj faktinių matavimų naudojami vardinių lentelių duomenys, neatsižvelgiama į aplinkos veiksnius, neatsižvelgiama į apkrovos svyravimus ir neatsižvelgiama į būsimus eksploatacinius pokyčius.

Penki didžiausi darbo ciklo spąstai

1. Priimant vardinės lentelės sąlygas
Daugelis inžinierių vadovaujasi gamintojo specifikacijomis, neatsižvelgdami į realias eksploatavimo sąlygas. Vardinės lentelės nominalūs parametrai pateikiami esant idealioms sąlygoms - patalpos temperatūrai, tinkamam vėdinimui ir pastoviai apkrovai. Realiomis sąlygomis dažnai reikia mažinti apkrovas.

2. Aplinkos veiksnių ignoravimas
Aukšta aplinkos temperatūra, prasta ventiliacija ir tiesioginiai saulės spinduliai - visa tai mažina efektyvaus darbo ciklo galimybes. 25% nominali pavaros darbo ciklas gali būti tik 15% 120°F aplinkoje.

3. Nepakankamas dėmesys holdingo operacijoms
Daugelyje programų pavaros turi išlaikyti padėtį esant apkrovai, kad variklis išliktų įjungtas. Šis "išlaikymo laikas" įskaičiuojamas į darbo ciklą, tačiau atliekant skaičiavimus dažnai pamirštamas.

4. Nepakankamas apkrovos svyravimų įvertinimas
Didžiausios apkrovos paleidimo metu arba nepalankiomis sąlygomis gali būti 2-3 kartus didesnės už įprastas darbines apkrovas. Apskaičiuojant darbo ciklą turi būti naudojami blogiausi, o ne vidutiniai scenarijai.

5. Augimo planavimo nebuvimas
Gamybos padidėjimas, procesų pokyčiai ir įrangos modifikacijos dažnai padidina darbo ciklo reikalavimus. Protingi inžinieriai renkasi pavaros su integruotais augimo pajėgumais.

Prevencijos strategijos

Matuokite, o ne darykite prielaidas: Naudokite ne teorinius skaičiavimus, o faktinius laiko matavimus ir apkrovos stebėjimą.

Aplinkosauginis mažinimas: Taikykite atitinkamus temperatūros, aukščio virš jūros lygio ir ventiliacijos sąlygų mažinimo koeficientus.

Saugumo ribos: Pasirinkite pavaros, kurių nominali vertė 25-50% viršija apskaičiuotus reikalavimus, kad būtų galima atlaikyti svyravimus ir augimą.

Reguliari stebėsena: Stebėkite faktinius darbo modelius ir temperatūras, kad patikrintumėte, ar prielaidos tebegalioja.

Išvada

Norint užtikrinti patikimą automatizavimo sistemos veikimą, labai svarbu suprasti ir tinkamai taikyti linijinės pavaros darbo ciklo principus. Tiksliai apskaičiavę taikomuosius reikalavimus, pasirinkę tinkamai įvertintą įrangą ir išvengę dažniausiai pasitaikančių klaidų, pasieksite optimalų veikimą ir maksimalų savo investicijų tarnavimo laiką.

Atminkite, kad darbo ciklas turi įtakos kiekvienam sistemos komponentui - nuo pačios pavaros iki ją maitinančių elektros jungčių. "Bepto Connector" užtikrina, kad mūsų kabelių riebokšliai ir priedai atitiktų jūsų taikomosios programos šiluminius reikalavimus ir užtikrintų visišką sistemos patikimumą.

Papildomos investicijos į tinkamą darbo ciklo dydžio nustatymą atsiperka dėl mažesnės techninės priežiūros, geresnio veikimo laiko ir nuspėjamo našumo. Skirkite tam laiko - gamybos grafikas jums padėkos! 😉

Dažniausiai užduodami klausimai apie linijinių pavarų darbinį ciklą

1. Peržiūrėkite konkrečius IP68 apsaugos nuo įskverbimo kriterijus, kurie apibrėžia apsaugą nuo dulkių ir ilgalaikio panardinimo į vandenį. ↩

2. Išnagrinėkite Džaulio kaitinimo principą (I²R nuostoliai), kuris apibūdina, kaip šiluma atsiranda elektros srovei tekant laidininku. ↩

3. Susipažinkite su tarptautiniu standartu, kuriame apibrėžtos skirtingos besisukančių elektros mašinų darbo ciklo klasifikacijos (pvz., S1, S3). ↩

4. Sužinokite apie ATEX direktyvas - Europos Sąjungos taisykles, taikomas įrangai, skirtai naudoti potencialiai sprogioje aplinkoje. ↩