Содержание к диссертации
Введение
1. Обзор состояния вопроса и постановка задач исследования 9
1.1 Классификация поточно - технологических линий (ПТЛ) по переработке зерновых культур 9
1.2 Обзор способов построения ПТЛ 24
1.3 Обзор способов электрификации ПТЛ 34
1.4 Постановка задач исследования 43
2. Теоретическое обоснование параметров электрифицированного погрузчика для ПТЛ по переработке сельскохозяйственной продукции 46
2.1. Методика исследования 46
2.2. Выделение объекта исследования 47
2.3. Математические модели транспортирующих систем ЭПТЛ 51
2.3.1. Исходные данные и допущения 51
2.3.2. Критерий эффективности и функция цели 53
2.3.3. Обобщенная модель 56
2.4. Обоснование зоны оптимального применения электрифицированного погрузчика 59
2.4.1. Графическое обоснование 59
2.4.2. Аналитическое обоснование границ 60
2.4.3. Расчет показателей качества по результатам функционального анализа 68
2.5. Выбор мощности электродвигателей по параметрам ЭПТЛ 72
2.6. Выбор частоты вращения электродвигателей 77
2.7. Обоснование схемы управления и защиты электрифицированного погрузчика с кабельным питанием 79
2.8. Выводы 86
3. Экспериментальные исследования 88
3.1. Методика эксперимента 88
3.2. Описание экспериментальной установки . 91
3.2.1. Инструкция по эксплуатации 91
3.2.2. Краткое описание измерительного комплекса для проведения испытаний 99
3.3. Лабораторные испытания 102
3.3.1. Испытания электроприводов погрузчика на холостом ходу 102
3.3.2. Проверка надежности работы П.З.А 106
3.3.3. Нагрузочные характеристики электроприводов погрузчика. Рекомендации к расчету мощности 109
3.3.4. Определение технико - экономических параметров ЭПТЛ на основе макетирования 119
3.4. Выводы 124
4. Оценка экономической эффективности "адаптивной" транспортирующей системы с учетом неопределенности 126
Общие выводы по работе 138
Список использованной литературы 140
Приложения 152
- Классификация поточно - технологических линий (ПТЛ) по переработке зерновых культур
- Критерий эффективности и функция цели
- Обоснование схемы управления и защиты электрифицированного погрузчика с кабельным питанием
- Нагрузочные характеристики электроприводов погрузчика. Рекомендации к расчету мощности
Введение к работе
Современное развитие сельского хозяйства характеризуется разнообразием предприятий, участвующих в производстве сельскохозяйственной продукции и её переработке. Сохранились крупные птицефабрики, колхозы и совхозы, появились фермерские хозяйства, разнообразные общества и товарищества, а также малые перерабатывающие предприятия. Большая доля продукции производится в подсобных хозяйствах и личном подворье.
На крупных предприятиях используют высокоэффективные поточные технологические линии по переработке зерна, производству кормов и других продуктов. На малых предприятиях чаще используют отдельные машины и агрегаты. Они не дают хороших показателей использования материалов и энергии, требуют больших затрат ручного труда на обслуживание и ремонт.
Попытки создания поточных линий из разрозненных перерабатывающих машин на принципе комплектования крупных ЭПТЛ, то есть в виде "вертикальной" или "горизонтальной" компоновки, не дают положительных результатов, что видно из таблицы В-1.
Анализ сложившейся ситуации свидетельствует о недостаточности знаний в области электрификации мини - цехов и мини - заводов. Применение традиционных транспортирующих систем в виде норий, шнеков и т. п. резко увеличивают габариты, материалоёмкость и энергозатраты ЭПТЛ.
В работе выдвинута гипотеза о том, что малые ЭПТЛ должны иметь адаптивную систему транспортирования на базе электрифицированного погрузчика.
Таким образом, данная работа имеет цель повысить эффективность ЭПТЛ малой производительности, перерабатывающих сельскохозяйственную продукцию, за счёт выбора зоны оптимального применения и параметров электропривода электрифицированного погрузчика.
Таблица В-1 Энергетические показатели электрифицированных ПТЛ
Для достижения цели потребовалось решить следующие задачи:
Определить область применения ЭПТЛ с электрифицированным погрузчиком;
Разработать методику выбора мощности электродвигателей погрузчика через параметры ЭПТЛ;
Разработать методику выбора частоты вращения электродвигателей погрузчика;
Разработать и обосновать схему управления и защиты электрифицированного погрузчика;
Экспериментально проверить работоспособность ЭПУ-100 и теоретические положения;
Дать технико-экономическую оценку "адаптивной" ЭПТЛ.
Обьектом исследования служат дискретные варианты систем транспортирования продукции в ЭПТЛ и электрифицированный погрузчик с кабельным питанием. Предметом исследования являются зависимости показателей качества систем транспортирования продукции в ЭПТЛ и параметров электрифицированного погрузчика от производительности поточной линии.
Поставленные задачи решены на основе принципов системного подхода. Использован принцип дискретной оптимизации по безусловным критериям качества, теория электропривода и эксплуатации электрооборудования.
В работе получены следующие научные результаты: разработана методика многокритериального выбора зон оптимального применения в ЭПТЛ "вертикальных", "горизонтальных" и "адаптивных" транспортирующих систем; предложен "адаптивный" способ обьединения разрозненных машин в ЭПТЛ на основе электрифицированного погрузчика с кабельным питанием; установлено, что по критерию "материалоёмкость - энергопотери - безотказность" электрифицированный погрузчик эффективнее на 20 - 30 процентов других транспортирующих систем в ЭПТЛ с высотой машин менее 3 метров и производительностью не более 3 т/час; - получены уравнения расчёта мощности электродвигателей для подъёмной и ходовой части, главными факторами при этом являются производительность, высота и количество машин; результатами макетирования ЭПТЛ и экспериментального исследования электрифицированного погрузчика подтверждена достоверность теоретических положений.
Практическая ценность работы: - разработан метод выбора и определены оптимальные варианты компоновки ЭПТЛ по переработке сельскохозяйственной продукции; разработан и создан экспериментальный образец электрифицированного погрузчика с кабельным питанием суммарной мощностью электродвигателей 0,45 кВт, грузоподъёмностью 100 кГ и высотой подъёма 1,6 метра, который обеспечивает работу ЭПТЛ производительностью до 2 т/час. предложенный вариант по сравнению с "вертикальной" системой транспортирования в ЭПТЛ имеет равноценную безотказность, сниженную материалоёмкость на 60 %.
Реализация результатов исследования: - разработана и передана для применения в ОАО "Облкоммунэнерго" и УНПЦ "Волгоагротехника" Саратовского ГАУ им. Н.И. Вавилова документа ция на электрифицированный погрузчик. - экспериментальный образец внедрён в электроремонтном цехе ОАО "Облкоммунэнерго"; - результаты работы включены в учебные дисциплины "Электрические машины" и "Эксплуатация электрооборудования"; - экономический эффект от внедрения электрифицированного погруз чика для ЭПТЛ по переработке гречихи, вычисленный в виде чистого дискон тированного дохода, составляет от 933 до 112785 руб.
Основные положения работы доложены и одобрены на научно - технических конференциях Саратовского ГАУ им. Н.И. Вавилова (1996 - 1999 гг.). Экспериментальный образец демонстрировался на областных выставках в г. Саратове "Осенний сад" (1998 г.), "Сельхозпереработка" (1999 г.), на специализированной выставке, посвященной 275 - летаю Российской Академии наук "Саратовская наука губернии и России" (1999 г.).
Основное содержание работы отражено в трёх печатных трудах.
Настоящая работа выполнена на кафедре "Электрические машины и электроснабжение сельского хозяйства" Саратовского государственного аграрного университета им. Н.И. Вавилова.
Выражаю благодарность коллективу кафедры "Электрические машины и электроснабжение сельского хозяйства" за доброжелательное отношение и помощь в работе.
1. ОБЗОР СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ
ИССЛЕДОВАНИЯ.
Классификация поточно - технологических линий (ПТЛ) по переработке зерновых культур
В историческом плане сельскохозяйственное производство проходит ряд этапов. Вначале для выполнения отдельных операций разрабатывались специальные машины. Затем появились комбинированные машины (комбайны), способные выполнять несколько операций. Сейчас - ПТЛ, завтра - робототехни-ческие комплексы. Это наглядно видно на примере растениеводства и животноводства.
Послеуборочная обработка зерна - одна из наиболее трудоёмких отраслей сельскохозяйственного производства. Она позволяет обеспечить необходимое качество продовольственного и фуражного зерна, довести зерно до семенных кондиций.
Технология обработки семенного и продовольственного зерна, приведённая на рис. 1.1, складывается из целого ряда операций, в результате которых получают зерно необходимого качества. К ним относятся взвешивание исходного материала, разгрузка автомашин, предварительная очистка, вентилирование, временное хранение, сушка, первичная и вторичная очистка, сортирование, транспортировка зерна и отходов, взвешивание готовой продукции, протравливание, сшивание, транспортировка и штабелирование мешков, термическое обеззараживание, длительное хранение в бункерах и складских помещениях насыпью и в мешкотаре.
При поточной технологии перечисленные операции выполняют последовательно за один проход зерна. При этом применяют машины и средства механизации, включаемые в поточно - технологические линии. ПТЛ классифицируют по следующим признакам: назначение продукции - для обработки продовольственного и фуражного зерна, для обработки семян, универсальные; обрабатываемая культура - для зерновых, зернобобовых и крупяных культур, риса, кукурузы, сахарной свеклы, мелкосемянных культур; производительность - менее 0,5 т/ч, от 0,5 т/ч до 10 т/ч, от 10 т/ч до 100 т/ч; степень автоматизации - автоматическая, полуавтоматическая, ручное управление; зона применения - для сухих и влажных зон [28,32,33,62,67]. Продовольственное и фуражное зерно зерновых, зернобобовых и крупяных культур обрабатывают на зерноочистительных агрегатах типа ЗАВ (в сухих зонах) и на зерноочистительно - сушильных комплексах типа КЗС (во влажных зонах) различной производительности. Чтобы довести зерно до семенных кондиций, в неспециализированных хозяйствах выпускают семяочи-стительные приставки типов СПЛ -5, СП - 10А. Для специализированных семеноводческих хозяйств, выращивающих семена элиты и первой репродукции, разработаны различные проекты семяочи-стельно - сушильных пунктов. Основные характеристики агрегатов, комплексов и пунктов для обработки зерновых и крупяных культур приведены в таблице 1.1. В ней представлены наиболее распространённые агрегаты и комплексы ЗАВ - 20, ЗАВ - 40, КЗС - 20Ш, КЗС - 20Б, КЗС - 40 и перспективные, подготавливаемые к внедрению ЗАВ - 25, ЗАВ - 50, КЗС - 25Б, КЗС - 50. Комплекс КЗС - 20Ш, технологическая схема которого показана на рис. 1.2, предназначен для поточной обработки продовольственного и фуражного зерна. Зерновой материал из автомашины при помощи автомобилеприёмника 1 ссыпают в завальную яму 2, откуда одна ветвь двухпоточной нории 3 транспортирует его в зависимости от положения заслонки перекидного клапана К23 в бункер 4 резерва или в машину 5 предварительной очистки типа ЗД - 10. Здесь материал очищается от грубых, крупных и соломистых примесей, которые транспортёр 19 направляет в бункер 22 отходов. Из машины 5 зерно, если оно влажное, поступает при помощи перекидных клапанов К24 и К25 в нории 6 и 7 и далее в шахты 8 и 8 сушилки типа СЗШ - 16. При параллельной работе шахт, когда обрабатывают материал повышенной влажности, всё зерно направляется в норию 6, в первую шахту 8 и через норию 10 в первую охладительную колонку 9 , а затем посредством нории 7 во вторую шахту 8 . Из этой шахты зерно при помощи нории 11 подаётся во вторую охладительную колонку 9 . Охлажденное зерно нория транспортирует в компенсирующую ёмкость 4 , а затем во вторую ветвь загрузочной нории 3 для подачи в две параллельно работающие машины 13 и 16 первичной очистки типа ЗАВ - 10.30000, где выделяются щуплое зерно и другие мелкие и легкие примеси. После первичной очистки транспортёры 14 и 17 подают зерновой материал в триерные блоки 15 и 18 типа ЗАВ - 10.90000, которые выделяют короткие и длинные примеси. Из триеров очищенное зерно самотёком движется в бункер 20 готовой продукции, а отходы от зерноочистительных машин и триеров самотёком и при помощи транспортёра 19 подаются в бункера 21 и 22 . При обработке сухого зерна (без его сушки) исходный материал после предварительной очистки через клапан К24 направляется в норию 3 и далее в машины первичной очистки. Агрегат ЗАВ - 20, широко используемый в сухих зонах страны, представ ляет собой часть поточной линии комплекса КЗС - 20Ш, состоящую из завальной ямы, загрузочной нории, машин первичной очистки, триеров и бункеров. В технологическую схему комплекса КЗС - 20Ш не входят все перечисленные операции по обработке зерна. Большим набором технологических операций, а, следовательно, и соответствующего оборудования отличаются пункты для обработки семян, что обусловлено более жесткими требованиями к их качеству. Семяочистительный - сушильный пункт по типовому проекту 812 - 10, приведённый на рис. 1.3, включает в себя дополнительно такие технологические процессы и операции, как активное вентилирование, очистка и сортировка по плотности, протравливание и др.
На этом пункте зерно, подлежащее обработке, из автомашин при помощи автомобилеподъёмника 1 ссыпают в завальную яму 2, откуда норией 3 оно подаётся в машину 4 предварительной очистки типа К522. Затем нория 5 направляет зерно в один из бункеров 6 или 7 активного вентилирования типа К878. Эти бункера предназначены для временного хранения зерна, его подсушивания или охлаждения, а также создания запаса для работы оборудования в то время, когда зерно на пункт не поступает. Из бункеров 6 и 7 нории 8 и 9 подают зерно в шахтную сушилку типа Т622 или в машину 11 вторичной очистки типа К531, если влажность зерна после бункеров активного вентилирования близка к кондиционной.
Критерий эффективности и функция цели
Кроме описанной схемы обработки зерна последовательно на машине первичной очистки и триерах, в отделении 03-25 агрегата предусмотрена очистка по так называемой фракционной схеме. В этом случае для лучшей очистки зерна на машине 11 заведомо допускаются большие потери его в отходы. При этом очищенное зерно подаётся в бункер 15 готовой продукции, минуя триеры, а отходы норией 18 через клапаны К25 и К26 направляются в триеры для выделения из них зерна, которое ссыпается в бункер 15.
Технологическая схема агрегата предусматривает возможность перелопачивания зерна в бункерах 4 и 5 или подачу зерна из них на первичную очистку, для чего открывают заслонку шибера одного из бункеров, включают транспортёр 3, нории 9 и 10 и устанавливают заслонки клапанов К19, К23, К24 в соответствующие положения. Возможно также выгрузка зерна из бункеров временного хранения в автотранспорт. В этом случае, открывая шибер, зерно из бункера направляют на транспортёр 3, в норию 6 и через клапаны К20 и К21 в бункер 15, из которого семена ссыпают в автотранспорт.
Бункера временного хранения оборудованы системой аэрации, предназначенной для более эффективной выгрузки зерна, а также для вентилирования влажного зерна, когда отделение ОП - 50 используется в составе зерноочисти-тельно - сушильных комплексов.
Зерноочистительно - сушильный комплекс КЗС - 25Ш включает в себя всё оборудование отделений агрегата ЗАВ - 25 и сушильное отделение, которое отличается от аналогичного отделения комплекса КЗС - 20Ш, указанного на рис. 1.2 лишь тем, что сушилка СЗШ - 16 заменена модернизированной сушилкой СЗШ - 16А и из схемы ее действия исключён режим параллельной работы шахт. Зерновой поток подаётся из бункеров временного хранения в сушильное отделение, а затем и норию очистительного отделения для дальнейшей обработки [28,32,33,34,67,140]. шильное отделение, а затем и норию очистительного отделения для дальнейшей обработки [28,32,33,34,67,140].
Для небольших фермерских хозяйств выпускаются поточно - технологические линии менее 0,5 т/ч, в основном для переработки крупяных культур.
Например, Ассоциация производителей гречихи разработала комплекс оборудования для выработки гречневой крупы, показанный на рис. 1.5. Зерно доставляют на гречзавод и выгружают в приёмный бункер. Оттуда оно конвейером подаётся вначале в протравливатель, где выдерживается при температуре 130 градусов С в течение 5...6 минут, затем - в отволаживатель, где также выдерживается определённое время. После этого зерно поступает в сушку, доводится до влажности 14... 14,5% и ссыпается в приёмный бункер крупорушки.
Крупорушка - автономный агрегат, в состав которого входят: транспортирующая система; двухсекционный рассев, первая секция которого обеспечивает отделение крупных фракций (твёрдые включения, зерна овса, ячменя, пшеницы, семена сорняков и др.) и разделение зёрен на шесть фракций, а вторая -отделение готового продукта (крупа, продел, мучка); многосекционный шелушильный агрегат, в каждой секции которого обрабатывается определённая фракция зерна. Зазоры между шелушильным барабаном и декой в каждой секции регулируются автономно в зависимости от размера зерна. Очищенное зерно вновь поступает в рассев, где готовый продукт разделяется на фракции (крупа, продел, мучка). Не обшелушённое зерно вновь направляется в шелушильный агрегат, а готовые продукты - каждый по своему каналу - в тару.
Аспирационная система состоит из вентилятора, воздуховодов, циклонов. Она обеспечивает отделение шелухи и пыли от зерна в течение всего технологического процесса. Магнитная ловушка служит для удаления металлических включений из потока зерна. Накапливаемая в циклонах шелуха и пыль с помощью вентиляционной системы собирается в бункере, а крупные фракции - в отдельном бункере и используются как корм [62]. Для того чтобы определить роль рабочих и транспортирующих органов в ПТЛ необходимо провести их анализ по показателям материалоёмкости и энергоёмкости [36,64,65,66,104].
Материалоёмкость рабочих и транспортирующих органов приблизительно одинакова. Наиболее энергоёмкий процесс на зерноперерабатывающих линиях это процесс шелушения и размол. На него затрачивается почти 2/3 потребляемой электроэнергии. Однако не меньше энергии потребляет транспорт, особенно пневматический [2,24,32,33,34,59,64,67,68,79,82,95,104,116,118].
Из анализа можно сделать вывод: транспортирующие органы играют большую роль в технологическом процессе. Поточно - технологическая линия - комплекс оборудования, которое взаимосвязанно друг с другом и работает по единому технологическому процессу.
Под поточной технологической линией следует понимать совокупность расставленных в определённой последовательности машин, а также инженерно-строительных сооружений, обеспечивающих поточно-непрерывное или поточно-прерывное выполнение процесса. К поточно-непрерывным относятся большинство технологических процессов, циклически повторяющихся в пределах определённого интервала времени. К поточно-прерывным относятся процессы переработки материалов на машинах периодического действия [33,59,67,76,95,123].
Машины ПТЛ, выполняя одну или несколько последовательных операций, передают продукт обработки к следующей машине и, будучи согласованными по производительности, обеспечивают бесперебойную работу машин на каждой операции.
Обоснование схемы управления и защиты электрифицированного погрузчика с кабельным питанием
Но лишь в 70-е годы начинается комплексная электрификация послеуборочной обработки зерна. Промышленность начинает выпускать зерноочистительные тока большой производительностью. Например, завод «Воронежсель-маш» выпускает зерноочистительный пункт производительностью 20 т/ч. На этом агрегате можно очищать зерно по шести технологическим схемам. Зерноочистительный пункт автоматизирован и управляется одним оператором [116].
Анализируя преимущества и недостатки различных электроприводов и учитывая специфические особенности крупного производства, необходимо отметить, что индивидуальный электропривод обладает значительными преимуществами.
Мощность электродвигателя для привода производственных машин и механизмов, используемых на крупных предприятиях, определяют с помощью нагрузочных диаграмм. Нагрузочная диаграмма зерноочистительных машин, показанная на рис. 1.12, имеет постоянный характер без каких либо пиков и провалов, степень неравномерности вращения меньше 0,1. Мощность холостого хода мало отличается от мощности рабочего хода. График мощности электродвигателей ворохоочистителей зерносушилок аналогичен графику, показанному на рис. 1.12. Электродвигатели ко всем основным машинам выбираются по величине потребной мощности. На достаточность пускового момента следует проверять двигатели только для машин малой мощности, так как их момент трогания может в отдельных случаях в несколько раз превышать потребный момент при номинальной нагрузке. Например, мощность электродвигателя для привода нории в длительном режиме определяют по формуле где: Н - высота подъёма материала, м; Гн - к.п.д. нории 1 для вертикального перемещения 0,5...0,7, для наклонного 0,3...0,4; Г)п - к.п.д. передачи от двигателя к нории; Q - производительность нории, кГ/сек. Момент трогания холостого хода составляет 10% номинального момента сопротивления. Момент трогания под нагрузкой может превышать номинальный момент на 30...35%. Для облегчения пуска перед остановкой нории закрывают заслонку загрузочного окна, а затем с выдержкой времени, необходимой для схода продукта, останавливают привод [11,23,24,37,43,80,86,103,116,118].
Размещение оборудования и машин в разных местах по площади и уровню, взаимосвязь и необходимая последовательность их работы в ЭПТЛ требуют осуществления централизованного и автоматического управления. В этом случае электрические связи между отдельными элементами поточных линий сложны. Необходимо большое количество связей с контрольной и сигнальной аппаратурой, датчиками и другим электрооборудованием. Тип аппаратуры управления, сигнализации и защиты выбирают индивидуально для каждого потребителя в соответствии с его работой в технологической схеме. Все схемы автоматического управления ЭПТЛ должны отвечать основным требованиям. 1. Для безопасности обслуживающего персонала пуску автоматизированного электропривода поточной линии должен предшествовать предупредительный звуковой или световой сигнал. 2. Пуск электродвигателей всех последовательно включаемых машин и механизмов поточной линии проводится против движения продукта (зерно, дерти, сена, корнеклубнеплодов), а остановка - по ходу его движения. 3. При аварийном отключении одной из машин должны становиться без выдержки времени все машины, работающие на её загрузку, а с выдержкой времени, необходимой для полного освобождения от продукта, - все машины, действующие на отгрузку. 4. Производственную остановку всей поточной линии необходимо осуществлять в такой последовательности: сначала останавливается головной механизм, обеспечивающий прекращение подачи продукта на поточную ли-нию(закрывается заслонка, шибер, затвор), затем с выдержкой времени - все машины, полностью освободившиеся от продукта. 5. Для устойчивой работы электропривода, а также во избежание недопустимых снижений напряжения схемы последовательного (каскадного) включения электроприводов должны быть рассчитаны на предельно допустимую мощность одновременно включаемых электрических двигателей. 6. С целью защиты от перегрузок в схемах необходимо предусмотреть тепловые реле, размыкающие контакты которых нужно устанавливать в цепь каждой катушки магнитного пускателя. При их последовательном включении в общую цепь питания катушек не обеспечивается должная последовательность остановки электропривода при перегрузках и требуется больше проводов. 7. Схемы управления должны быть простыми и надёжными. В них рекомендуется применять однотипные средства автоматизации с наименьшим количеством элементов, входящих в систему. Надёжность установки повышается, если осуществлены необходимые электрические и механические блокировки. 8. Схемы управления обязаны обеспечивать достаточную гибкость и удобство управления. Система управления считается гибкой, если допускает простые и быстрые переходы к управлению во всех предусмотренных режи мах. Управление будет более удобным в случае его осуществления с несколь ких мест, а также если обеспечен контроль при помощи световой и звуковой сигнализации. 9. Электрические схемы управления и блокировок должны быть составле ны таким образом, чтобы обеспечивался контроль исправности системы и мак симально упрощался процесс нахождения повреждений. Для этого сложные электрические схемы разбивают на отдельные секции и питают через свои пре дохранители и выключатели. В схемах используют световую сигнализацию со стояния (в работе, вне работы) машин и аппаратов, появления или исчезнове ния напряжения на отдельных участках схемы. 10. Для наладочных и ремонтных работ в схемах необходимо деблокиро вочные режимы, обеспечивающие возможность включения отдельных двигателей, обычно работающих в потоке. Это требование относится в большей степени к схемам автоматического и дистанционного управления технологическими процессами, которые при опробовании не позволяют включать всю поточную линию. В практике сельскохозяйственного производства поточные линии, как правило, имеют относительно малое число электроприводов. Поэтому в процессе наладки разрешается включать всю цепочку электроприводов. Это позволяет проектировать схемы с меньшим числом аппаратуры, контактов и т. п. 11. При размещении оборудования следует учитывать возможность защиты его от влияния вредных воздействий. Как правило, магнитные станции располагают в отдельном помещении. Пульт управления устанавливают непосредственно в производственном цехе, а иногда помещают в изолированную кабину, которая хорошо защищает его и позволяет наблюдать за производственным оборудованием. 12. Монтаж электрических систем управления необходимо разделять на ряд промежуточных операций. Собирать панели магнитных станций, пульты управления, мнемонические щиты и другие блоки со средствами автоматизации нужно в специализированных цехах электромеханических заводов. На месте монтажа объекта (кормоцеха, фермы, зернохранилища, зернотока) устанавливают электрические машины, готовые панели и делают внешние соединения. В этом случае значительно улучшается надёжность, удешевляется стоимость и сокращаются сроки монтажа.
Нагрузочные характеристики электроприводов погрузчика. Рекомендации к расчету мощности
Кривые изменения частных показателей транспортирующих систем, показанные на рис. 2.4 , позволяют построить суммарные показатели и качественно оценить зоны рационального применения каждой системы.
На рис. 2.4 эти кривые построены в одинаковом масштабе в одних и тех же осях "качество - мощность". Пересечение этих кривых определяют диапазоны мощности (производительности) ЭПТЛ, в которых каждое транспортирующая система имеет наилучшие показатели качества.
Кривая аа аа характеризует вариант с электрифицированным погрузчиком. Она имеет 2 участка. Первый - сплошной - соответствует реализуемым изделиям, а второй - пунктирный - расчётный. Такие изделия создавать нецелесообразно из-за большой высоты подъёма (при h 3 м трудно обеспечить устойчивость электрифицированного погрузчика).
Для "вертикальной" ЭПТЛ (кривая ab ab) также имеются ограничения по высоте (при h 30 м резко ухудшаются показатели качества). "Горизонтальная" ЭПТЛ не имеет ограничений в рассматриваемых координатах. Из рис. 2.4 видно, что на начальном участке шкалы мощности наилучший критерий имеет "адаптивная" ЭПТЛ. Электрифицированный погрузчик целесообразен при мощности до Ра. "Вертикальная" ЭПТЛ оправдана от Ра до Рв. При большей мощности целесообразна "горизонтальная" ЭПТЛ. Таким образом, первые качественные результаты свидетельствуют о том, что ЭПТЛ малой производительности (мини - цех; мини - завод) должны создаваться в виде "адаптивных" линий с электрифицированными погрузчиками. Условием равноэффективности различных вариантов систем транспортирования служит равенство их критериев эффективности. Обобщённая модель (2.8.) позволяет найти аналитическое решение задачи о зонах оптимального применения каждого варианта. Запишем такие уравнения для двух вариантов транспортирования ( "вертикальный" и "адаптивный") и оценим, от чего зависит область применения каждого варианта при допущении Юв = Ша= Граница эффективности имеет уравнение гиперболы в координатах "высота подъёма продукта - производительность ЭПТЛ". Верхняя над гиперболой часть координатной плоскости соответствует эффективному применению "вертикальной" ЭПТЛ, а нижняя - "адаптивной". Полученные результаты свидетельствуют, что оптимальную мощность электрифицированного погрузчика необходимо искать в классе машин: Q 3 т/ч; Н 3 м. Чтобы уточнить искомую мощность, определим показатели качества изучаемых вариантов. Для расчёта показателей качества изучаемых вариантов необходимо получить структурное описание сравнительных систем. Структурное описание системы, ориентированное на материальное строение объекта, осуществим посредством графической структурной модели - упорядоченного изображения элементов системы и отношений между ними, дающего представление о мате 63 риальных составляющих объекта, их основных взаимосвязях и уровнях иерархии [25,56,57,58]. На рис.2.6 показаны структурные схемы сравниваемых ЭПТЛ. В них учтены главные комплексы, комплекты и элементы, гарантирующие выполнение заданных функций. По этим схемам составлены расчётные таблицы для разных значений Q и Н. Справочные данные для расчёта материалоёмкости, к.п.д. и надёжности приняты по [2,3,5,9,14,32,33,34,35,37,38,49,60,61, 64,65,66,75, 78, 79,88,91,102,121,126,127]. На первом этапе изучения в горизонтальных и вертикальных ЭПТЛ транспортирующим средством были приняты нории . Но у них оказались очень низкие показатели качества , то есть они не конкурентноспособны с электрифицированным погрузчиком. Поэтому на втором этапе учтены шнековые транспортеры . В таблицах 2.1 - 2.3 приведены результаты расчёта частных показателей для сравниваемых вариантов при изменении высоты машин от 1,5 м. до 4.5 м. и производительности от 0 до 3 т/час. По этим данным на рис. 2.7 построены кривые изменения Ki = /(Q) для разных Нм для отдельных вариантов, а затем аналогичная функция для результирующего критерия Ki (рис.2.8). Анализ результатов свидетельствует, что статистические данные, также как и ранее выполненный обобщённый анализ в пункте 2.3., чётко выделяют зоны рационального применения для каждой транспортирующей системы. Например, на рис. 2.8 видно, что "адаптивная" ЭПТЛ на 30% эффективнее "вертикальной" при производительности 0,6 т/час и высоте 3,5 метра. Если высота не превышает 2,5 метра, то зона эффективности расширяется до 2,4 т/час. Чтобы окончательно завершить исследования задачи о зонах рационального применения каждого варианта транспортирующих систем, графическая со зависимость апроксимирована уравнениями КЕ = ОС + (QH) по критерию минимума квадратов отклонений в пакете программ ЕхеС. Затем составлена программа поиска оптимальных зон (приложение) и реализована на ПЭВМ. Расчёты выполнены по суммарному и частным критериям[52,85,119,120,122]. Отдельные результаты показаны на рис. 2.9.
Таким образом, по безусловному критерию (материалоёмкость, потери энергии и безотказность) имеются чётко выраженные зоны рационального применения для каждой системы транспортирования. "Адаптивная" ЭПТЛ, использующая электропогрузчик, имеет наименьший критерий Kza = 0,25 - 0,30 в зоне 0 Н Зт/час и Н 3 метра. "Вертикальная" ЭПТЛ оправдана при 3,0 Н 5,5 метра и Q от 3,0 до 24,0 т/час. При этом Кха = 0,37 — 0,50. Для других сочетаний QH следует применять "горизонтальную" ЭПТЛ. Следует заметить, что граница между "вертикальной" и "горизонтальной" ЭПТЛ от Н = 5,5 метра и Q = 24 т/час изменяется полого. Критерий качества этих вариантов отличаются незначительно.
По частному критерию материалоёмкости, представленному на рис. 2.96, зона "адаптивной" ЭПТЛ практически не изменяется. Но у "горизонтальной" ЭПТЛ появляется зона эффективного применения при Н от 3 до 7 метров и Q от 0 до 1 т/час.
По частным критериям потерь энергии и надёжности все варианты примерно равнозначны в большом диапозоне Н и Q.
