Зависимость энергоскоростных характеристик пневмопривода от начальных параметров дополнительного объема при торможении противодавлением

Введение. Для механизации и автоматизации технологических процессов, ввиду известных преимуществ, активно используются пневматические приводы. Однако значительная инерционность выходного звена пневмопривода, а также сжимаемость рабочей среды негативно сказываются на быстродействии привода и затрудняют безударный останов. Эта особенность обусловила наличие большого количества способов торможения выходного звена пневмопривода. Способ торможения противодавлением представляет интерес с точки зрения рекуперации энергии сжатого при торможении воздуха в дополнительный объем. Целью работы являлось выявление зависимости между начальными параметрами дополнительного объема и энергоскоростными характеристиками пневмопривода при торможении противодавлением. Материалы и методы. Спланирован и проведен вычислительный двухфакторный эксперимент. В качестве независимых факторов принимались начальное давление и геометрический объем дополнительного объема. Факторы варьировались на трех уровнях. Быстродействие оценивалось по времени перемещения, а энергоемкость - по назначенному безразмерному критерию. Для описания зависимости факторов и критериев составлены и решены уравнения регрессии. Результаты исследований. Получены и представлены функциональные и графические зависимости энергоскоростных характеристик пневмопривода от параметров дополнительного объема, определены их рациональные значения. Установлено, что: 1. Максимальное быстродействие пневмопривода достигается при начальных параметрах дополнительного объема: р_ак=5×10⁵Па и V_ак=42 ×10^-6м³. 2. Минимальным энергетическим затратам в пневмопроиводе соответствуют следующие начальные параметры дополнительного объема: р_ак=2 ×10⁵Па и V_ак=210×10^-6м³. Обсуждение и заключения . При торможении противодавлением изменение начальных параметров дополнительного объема влияет на энергоскоростные характеристики пневмопривода.

пневматический привод, эксперимент, уравнения регрессии, рекуперация, энергосбережение, противодавление, дополнительный объем, pneumatic drive, experiment, regression equations, recuperation, energy saving, counterpressure, additional volume

1. Mohd Yusop, M. Y. Energy Saving for Pneumatic Actuation using Dynamic Model Prediction: Submitted for the degree of PhD / M. Y. Mohd Yusop; School of Engineering. Cardiff University. - Wally, UK, 2006. - 212 p.

2. Rahmat M. F. Review on modeling and controller design in pneumatic actuator control system / M. F. Rahmat, N. H Sunar and Sy Najib Sy Salim, Mastura Shafinaz Zainal Abidin , A. A Mohd Fauzi and Z. H. Ismail // International Journal on Smart Sensing and Intelligent Systems, vol. 4, no. 4, pp.630-661, 2011.

3. Vladislav Blagojevic. Cost effectiveness of restoring energy in execution part of pneumatic system / Vladislav Blagojevic, Dragan Šešlija and Miodrag Stojiljkovic // Journal of Scientific & Industrial Research. Vol. 70, February 2011, pp. 170-176.

4. Yong Zhu, Eric J. Barth. An Energetic Control. Methodology for exploiting the passive dynamics of pneumatically actuated hopping//Journal of Dynamic Systems, Measurement, and Control, vol. 130, pp. 041004-1…041004-10, 2008.

5. Евдокимов, А. И. Энергосберегающие пневматические приводы технологических машин / А. И. Евдокимов, Е. Б. Кривошеев, В. П. Леонова // Компрессорная техника и пневматика. - 2010. - №2. - С. 22-24.

6. Филипов, И. Б. Тормозные устройства пневмоприводов / И. Б. Филипов. - Москва : Машиностроение, 1987. - 143 с.

7. Грищенко, В. И. Динамика процесса позиционирования приводов с гидроамортизатором / В. И. Грищенко, М. С. Килина, В. А. Чернавский // Вестник Дон. гос. техн. ун-та. - 2012. - Т. 12, № 4 (65). - С. 16-21.

8. Антибас, И. Р. Влияние формы гофрированного картона на амортизирующие свойства упаковки / И. Р. Антибас, С. А. Партко, А. Н. Сиротенко // Вестник Донского гос. техн. ун-та. - 2016. - Т. 16, № 1 (84). - С. 36-42.

9. Антибас, И. Р. Сравнение амортизирующих свойств гофрированной картонной упаковки разной структуры при действии вертикальной нагрузки / И. Р. Антибас, С. А. Партко // Состояние и перспективы развития сельскохозяйственного машиностроения : сб. статей 8-й Междунар. науч.-практ. конф. в рамках 18-й Междунар. агропром. выставки «Интерагромаш-2015». - Ростов-на-Дону, 2015. - С. 232-235.

10. Антибас, И. Р. Влияние параметров плодов на их повреждения при транспортировке / И. Р. Антибас, С. А. Партко // Состояние и перспективы развития сельскохозяйственного машиностроения : сб. статей 9-й Междунар. науч.-практ. конф. в рамках 19-й Междунар. агропром. выставки «Интерагромаш-2016». - Ростов-на-Дону, 2016. - С. 79-82.

11. Сиротенко, А. Н. Рекуперация энергии в пневмоприводе фасовочно-наполнительного оборудования / А. Н. Сиротенко, А. Г. Дьяченко, С. А. Партко // Состояние и перспективы развития сельскохозяйственного машиностроения : сб. статей 6-й Междунар. науч.-практ. конф. в рамках 16-й Междунар. агропром. выставки «Интерагромаш-2013». - Ростов-на-Дону, 2013. - С. 69-71.

12. Сиротенко, А. Н. Улучшение характеристик пневмопривода поворота платформы фасовочно-наполнительного автомата / А. Н. Сиротенко, С. А. Партко // Состояние и перспективы развития сельскохозяйственного машиностроения : сб. статей 8-й Междунар. науч.-практ. конф. в рамках 18-й Междунар. агропром. выставки «Интерагромаш-2015». - Ростов-на-Дону, 2015. - С. 179-182.

13. Дьяченко, А. Д. Улучшение характеристик пневматического привода установки для фасования и упаковки жидких продуктов / А. Д. Дьяченко, А. И. Удовкин, А. Н. Сиротенко // Совершенствование процессов и технических средств в АПК : cб. науч. трудов. Министерство сельского хозяйства и продовольствия Российской Федерации. Азово-Черном. гос. агроинженер. акад. - Зерноград, 2006. - С. 79-81.

14. Герц, Е. В. Динамика пневматических систем машин / Е. В. Герц. - Москва : Машиностроение, 1985. - 265 с.

15. Sirotenko A.N. Decrease in Power Inputs in Pneumodrive Weighing-and-Packing Machine/ A.N. Sirotenko, S.A. Partko //International Journal of Applied Engineering Research. - 2017. - V. 12, № 14, P. 4599-4603.

16. Сиротенко, А. Н. Энергосберегающий пневмопривод технологического оборудования / А. Н. Сиротенко, С. А. Партко // Инновационные технологии в машиностроении и металлургии: сб. статей VI науч.-практ. конф. - Ростов-на-Дону, 2014. - С. 173-177.

17. Сиротенко, А. Н. Рекуперация энергии в пневмоприводе поворота платформы фасовочно-наполнительного автомата / А. Н. Сиротенко, А. Г. Дьяченко, С. А. Партко // Состояние и перспективы развития сельскохозяйственного машиностроения : сб. статей 7-й Междунар. науч.-практ. конф. в рамках 17-й Междунар. агропром. выставки «Интерагромаш-2014». - Ростов-на-Дону, 2015. - С. 122-124.