4.3 Сравнительная оценка энергопотребления

Для оценки энергопотребления можно провести, сравнивая затрачиваемую мощность на режиме, при котором была получена самая низкая шероховатость по Rm.

Рассчитаем потребляемую мощность при оптимальных параметрах обработки плиты на процесс калибрования поверхности ДСтП винтовой фрезой с двумя степенями подвижности и мощность, развиваемой на процессе термопротяжки металлической пластиной с учётом силы трения, которая возникает при процессе термопротяжки

N_общ=N₁ + N₂ , (4.4)

где:

N₁ – мощность затрачиваемая на процесс калибрования, Вт;

N₂ – мощность затрачиваемая на процесс термопротяжки, Вт.

Затрачиваемую мощность N₁ на калибрование фрезой замеряли ваттметом, и она составляет 774,93 Вт [92]. Задача заключается в определении затрачиваемой мощности на процесс термопротяжки, т.е. затрачиваемой на преодоление силы трения между плитой и термопротяжной пластиной. Для этого следует воспользоваться следующей формулой:

N₂ = F_тр * V_окр = f * p * V, (4.5)

где :

F_тр – сила трения между плитой и термопротяжной пластиной, Н;

V_окр – окружная скорость точек поверхности термопротяжной пластины, м/с;

f – коэффициент трения между поверхностями плиты и термо-протяжной пластины;

p – усилие прижима термопротяжной пластины к плите, Н.

Окружная скорость точек поверхности термопротяжной пластины установлена и принимается равной V_окр = 6,256 м/с [92]. Усилие прижима термопротяжной пластины к плите было выведено экспериментально и принимается равным p = 391,941 Н. Коэффициент трения между поверхностями плиты и термопротяжной пластины получаем экспериментальным путём и равен f = 0,27. Подставив необходимые данные в формулу (4.5), получим затраченную мощность при процессе термосилового воздействия:

N₂ = 0,27 * 391,941 Н * 6,256 м/с = 662,04 Вт. (4.6)

Общая потребляемая мощность на обработку плиты калиброванием и термосиловым воздействием при оптимальном режиме обработки получается сложением мощностей N₁ и N₂ по формуле (4.4):

N_общ = 774,93 Вт + 662,04 Вт = 1436,97 Вт. (4.7)

Мощность, затраченная на процесс калибрования ДСтП шлифовальной лентой, равна [120]:

N = qF_к ( f _ш + f ) v, (4.8)

где:

q – удельное давление шлифования, q = 5кПа;

F_к – площадь контакта; для заготовки шириной 0,285м, снимаемым слоем 0,35мм и диаметром барабана 0,3м, F_к = 0,00912м² ;

f _ш – коэффициент шлифования, для ДСтП f _ш = 0,75;

f – коэффициент трения обратной стороны ленты, f = 0,4;

v – скорость резания, v = 30м/с.

Отсюда:

N = 5000 * 0,00912 (0,75 + 0,4) * 30 = 1573,2 Вт. (4.9)

В линиях шлифования плит учувствуют три блока шлифования (грубая, средняя, мелкая) для достижения требуемой шероховатости. Тогда общий расход мощности при способе шлифования лентой составит:

N = 1573,2×3 = 4719,60 Вт (4.10)

Учитывая использование нового способа калибрования плит без шлифовальной ленты, энергопотребление снижается в 3,28 раза.

N / N_общ = 4719,60 / 1436,97 = 3,28, (4.11)

где:

N_общ - мощность затрачиваемая опытной экспериментальной установкой.

Экономическая эффективность данного способа очевидна.

Расчёт потребление электроэнергии при обработке одной плиты для достижения наименьшей шероховатости требует вначале рассчитать потерю мощности электродвигателей при их работе. При термосиловом воздействии шлифовальной пластины о поверхность плиты возникает сила трения. Поэтому при увеличении усилия прижима пластины на плиту сила трения увеличивается, и увеличивается потеря мощности электродвигателя привода вращения водила. С другой стороны, при увеличении усилия прижима пластины время нагрева последней значительно сокращается. При этом значение шероховатости поверхности плиты уменьшается.

Расчёты по потреблению мощности электродвигателя привода вращения водила показывают следующее:

A = N * t , (4.10)

где:

A – работа электрического тока;

N – затрачиваемая мощность станка;

t – время работы термопротяжного узла до достижения оптимальной шероховатости плиты.

Затрачиваемая мощность термопротяжного узла была определена ранее в формуле (4.6) и составляет 662,04 Вт. Время работы термопротяжной пластины для нагревания её от трения до оптимальной температуры составляет 10 мин. (см. формулу 4.3) . Подставляя необходимые данные в формулу 4.10 получим расход энергии:

A₁ = N * t = 662,04 Вт * 0,167 ч = 110,34 Вт *ч (4.11)

С учётом работы двухподвижной винтовой фрезы расход энергии составляет:

A_общ = A₁ + A₂ , (4.12)

где:

A₂ – работа тока при работе термопротяжной пластины и двухподвижной винтовой фрезы.

Такая работа будет составлять и равна:

A₂ = N_общ * t, (4.13)

где:

t – время работы всего термопротяжного узла и составляет 30 с.

A₂ = N_общ * t = 1436,97 Вт * 0,01 ч =14,37 Вт * ч (4.14)

Таким образом, общий расход энергии составляет

A_общ = 110,34 Вт*ч + 14,37 Вт*ч =124,71 Вт*ч (4.15)