Підвищення енергоефективності металообробки за рахунок використання плазмової різки металу
Дата
2021
Автори
Науковий керівник
Назва журналу
Номер ISSN
Назва тому
Видавець
КПІ ім. Ігоря Сікорського
Анотація
Актуальність теми.
Актуальність теми підвищення енергоефективності металообробки за рахунок використання плазмової різки металу
Неефективне споживання паливно-енергетичних ресурсів (ПЕР) викликає необхідність додатково імпортувати понад 50 % загального споживання енергоносіїв, що ставить у безпосередню залежність роботу базових галузей економіки від імпортерів. Тому є гостра необхідність переходу промисловості на більш сучасне та ефективне устаткування для металообробки.
Програмою визначено, що оптимальним шляхом рішення проблеми підвищення енергоефективності машинобудівної промисловості є його інвестиційно-інноваційний розвиток. Завдяки такому вибору забезпечується комплексний розвиток галузі за рахунок реалізації заходів, направлених на технічне оновлення виробництва, використовування науково-технічного потенціалу країни і формування високотехнологічного виробництва.
Оскільки промислова галузь має ключове значення для економіки України, показники її функціонування виступають головним чинником соціального та економічного розвитку країни. Зокрема машинобудування є однією з базових галузей економіки України та стратегічно важливою галуззю, яка впливає на розвиток технологічного потенціалу і конкурентоспроможності економіки України в цілому.
Рівень розвитку машинобудування є одним із основних факторів, що дозволяє забезпечити сталий розвиток української економіки, від його рівня та динаміки розвитку залежить розвиток країни. Тому дослідження сучасного стану машинобудівної галузі, ефективності діяльності підприємств машинобудування, виявлення актуальних проблем дозволить визначити інструменти для відновлення та подальшого сталого розвитку підприємств машинобудування, як однієї з ключових галузей національної економіки.
Особливо важливу роль у машинобудівних підприємствах має процес розкрою металу. Основним способом термічного розділового різання листового металопрокату товщиною від 3 до 32 мм при виготовленні заготовок виробів є повітряно-плазмове різання, яке за продуктивністю та якістю вирізаних поверхонь істотно перевершує газокисневе. Застосування технологічних процесів плазмового різання обумовлює високі швидкості різання і високу якість поверхні різу кольорових металів, вуглецевих і легованих сталей (табл. 1.1). Так, за допомогою лазерного різання можливе різання листів товщиною до 8-10 мм.
У порівнянні з лазерним різанням перевагою плазмового різання це можливість обробки значно ширшого по товщині діапазону товщин металу (до 200 мм) при хорошій якості різу. При малих і середніх товщинах металу газокисневе різання також значно поступається плазмовому.
Метою магістерської дисертації є підвищення енергетичної ефективності металообробки за рахунок впровадження технології плазмової різки металу у машинобудівній галузі, яка дає змогу значно підвищити продуктивність процесу.
Для досягнення поставленої мети дослідження були вирішені наступні завдання:
- Аналізування існуючих методів та підходів до металообробки;
- Аналізування енергоспоживання та стану ефективності машинобудівної галузі;
- Складання електричного балансу технологічного процесу різання.
Об’єктом дослідження є технологія різання металу в машинобудівній галузі.
Предметом дослідження є енергетичні характеристики процесу плазмового різання металу за допомогою сучасних установок з числовим програмним управлінням (ЧПУ/ЧПК).
Методи дослідження. Основу виконаних досліджень були наведені загальні методи розрахунків продуктивності та енергоефективності плазмового різака який має залежність від потужності джерела плазми.
Також розрахунки швидкості різу та вплив потужності джерела плазми на неї, так як швидкість є основною характеристикою плазмового різання проведено аналіз залежностей по розрахунку й складнено порівняльну таблицю з аналогами технології плазмової різки металу.
Використані методи математичного моделювання, складання енергетичних балансів, розрахунки електричних навантажень.
Елементи наукової новизни одержаних результатів.
Досліджено та вдосконалено технологічний процес плазмової різки металу, який має суттєво вищу енергетичну ефективність та продуктивність порівняно з механічними методами різання, що досягається за рахунок збільшення швидкості різання.
Практичне значення одержаних результатів.
У магістерській дисертації отримано наукові та практичні результати, що мають цінність для машинобудівної промисловості, а саме залежність підвищення ефективності плазмового різання від енергетичних характеристик плазмотрону: потужності, температури плазмового струменя або дуги, теплового ККД, ефективного ККД нагріву речовини та ресурсу роботи.
Завдяки цьому значно підвищується потреба у легкомодернізуючих станках конструкція якого і є запропонованою у даній роботі. В якості стартап-проекту. Запропонована конструкція верстату плазмової різки металу з числовим програмним управлінням, що має значно вищу енергетичну ефективність за рахунок значного збільшення швидкості різу та колосальну простоту у використанні, що дає економічну вигоду.
Опис
Ключові слова
енергозбереження, енергоефективність, продуктивність, плазма, плазмотрон, дуга, сопло, анод, катод, різання, металообробка, машинобудування, швидкість різання, електроприймачі, джерело плазми, energy saving, energy efficiency, productivity, plasma, plasmotron, arc, nozzle, cathode, cutting, metalworking, mechanical engineering
Бібліографічний опис
Назарець, М. В. Підвищення енергоефективності металообробки за рахунок використання плазмової різки металу : магістерська дис. : 141 Електроенергетика, електротехніка та електромеханіка / Назарець Микола Вікторович. – Київ, 2021. – 112 с.