DOI: https://doi.org/10.30977/AT.2219-8342.2020.47.0.84

Енергоефективність та алгоритм вибору приводів технологічних машин

Pavel Andrenko, Andrii Rogovyi

Анотація


Проблема. Вибір типу привода на стадії проектування машини є складним та багатогранним завданням, від правильного вирішення якого значною мірою залежить її технічний рівень та експлуатаційні якості. Метою роботи є визначення шляхів покращення енергоефективності приводів технологічних машин та розробка алгоритму вибору типу приводу. Методологія. Системний аналіз дозволив провести аналіз параметрів довкілля, в яких доцільно використовувати привод того чи іншого типу, розробити критерії для порівняння ефективності їхнього застосування. Методи теорії автоматичного регулювання дозволили встановити характеристики приводів. Методи теорії механізмів і машин дозволили визначити масогабаритні та енергетичні показники приводів. Результати. Розглянуто основні заходи щодо підвищення енергоефективності приводів технологічних машин, розроблено алгоритм вибору типу привода та створено таблицю для порівняння основних споживчих властивостей приводів.  Установлено, що електричний привод виконавчих органів на сьогодні є основним у галузі мехатронних систем. Він забезпечує добре управління, легку організацію зворотного зв’язку, високий ККД, найкращу масо-габаритну ефективність. Наукова новизна. З урахуванням максимальної кількості факторів розроблено алгоритм вибору типа привода. Запропоновано критерії для порівняння ефективності застосування приводів різних типів. Наведено ефективні області застосування електричного, гідравлічного, пневматичного та механічного приводів та їхні граничні вихідні параметри. Практична цінність. Застосування розробленого алгоритму скорочує час вибору типу привода. У подальшому слід доповнювати наявну базу даних щодо використання приводів різних типів, спираючись на новітні розробки їхніх елементів та схемні рішення, розробляти нові критерії порівняння приводів різних типів.


Ключові слова


гідравлічний привод; механічний привод; порівняння приводів; критерії ефективності; характеристики; механічний привод

Повний текст:

PDF (English)

Посилання


Lawrence A., Thollander P., Andrei M., Karlsson M. (2019) Specific energy consumption/use (SEC) in energy management for improving energy efficiency in industry: Meaning, usage and differences. Energies, 12(2), 247.

Sun K., Hong T. (2017) A framework for quantifying the impact of occupant behavior on energy savings of energy conservation measures. Energy and Buildings. 146, 383-396.

Syomin D.O., Pavluchenko V.O., Maltsev Ya.I., Voytsekhovskyi S.V., Rogovyi A.S., Dmitrienko D.V., Maltseva M.O. (2009) Vykhrovi vykonavchi prystroyi [Vortex actuators]: Monograph. Part1. Odnoridni robochi seredovyshcha. [Homogeneous working fluids]. 256 p. [in Ukrainian].

Rogovyi A.S. (2016) Energeticheskaya effektivnost' pnevmotransportnikh ustanovok. [Energy efficiency of pneumatic installations]. Visnyk SNU im. V.Dalya, 1(225), 189-196.

Andrenko P.N., Lurie Z.Ya. (2013) Tendentsii razvitiya ob"emnykh gidroprivodov [Trends in the development of volumetric hydraulic drives]. Promyslova hidravlika i pnevmatyka, 3(41). 3-12.

Rogovyi A.S., Voronova Ye. (2016) Comparative Analysis Of Performance Characteristics Of Jet Vortex Type Superchargers. Аutomobile transport. 38. 93-98.

Suzumori K., Faudzi A.A. (2018) Trends in hydraulic actuators and components in legged and tough robots: a review. Advanced Robotics. 32(9), 458-476.

Andrenko P.N., Lurie Z.Ya. (2016) Napravleniya razvitiya ob"emnogo gidroprivoda [Directions of the development of volumetric hydraulic drives]. Promyslova hidravlika i pnevmatyka, 2(52). 3-14.

Rogovyi A.S. (2017) Energeticheskaya effektivnost' gidrotransportnykh ustanovok [Energy efficiency of hydraulic transport units]. Bulletin of Kharkov National Automobile and Highway University. 76. 96-103.

Sveshnikov V.K. (2015) Stanochnye gidroprivody [Machine hydraulic drives]: Spravochnik. 6-e izd. pererab. i dop. Saint Petersburg Politekhnika, 627 p. [in Russian].

Bishop R.H., ed. (2018) The mechatronics handbook-2 volume set. CRC press.

Gerts E.V., Kudryavtsev A.I., Lozhkin O.V. (1981) Pnevmaticheskie ustroistna i sistemy v mashinostroenii [Pneumatic devices and systems in machine building]. Spravochnik. Moskow. 408 p. [in Russian]

Shetty Devdas, Richard A. Kolk (2010). Mechatronics system design, SI version. Cengage Learning. 504 p.

Abdrakhmanov A.A., Safin G.G. (2016) Aktuatory–kak al'ternativa gidro- i pnevmoprivodu [Actuators - as an alternative to hydraulic and pneumatic drives]. Sovremennaya tekhnika i tekhnologii, 12-2. 78-80.

Liu D., Wang J., Wang S., Shi D. (2020) Active disturbance rejection control for electric cylinders with PD-type event-triggering condition. Control Engineering Practice, 100. 104448.

Sarvarov A.S., Vasil'ev A.E., Danilenko K.V., Men'shchikova E.V. (2014) Sravnitel'nyi analiz privodov mekhatronnykh sistem. [Comparative analysis of drives of mechatronic systems] Teoriya i praktika avtomatizirovannogo elektroprivoda. ESiK. 4(25). 21-25.

Krivoplyas-Volodina L.A., Gavva A.N. (2016) Dvigatel' v upakovochnoi tekhnike. Kakoi vybrat'? [The engine in packaging technology. Which to choose?] Upakovka, 1. 32-36.

Andrenko P.M., Lebedev A.Yu. (2017) Kompleksnyy universal'nyy kryteriy otsinky tekhnichnoho rivnya hidravlichnykh mashyn, hidroah-rehativ ta hidravlichnykh prystroyiv [Comprehensive universal criterion for assessing the technical level of hydraulic machines, hydraulic units and hydraulic devices]. Promyslova hidravlika i pnevmatyka. 3(57). 3-12. [in Ukrainian]

Raznitsa mezhdu elektricheskimi, pnevmati-cheskimi i gidravlicheskimi lineinymi pri-vodami [The difference between electric, pneumatic and hydraulic linear actuators]. Inzhenernye resheniya. (2020). Retrived from: https://engineering-solutions.ru/motorcontrol/actuator_linear/ (accessed: 14.11.2020). [in Russian]

Panchenko A.I., Voloshina A.A., Obernikhin Yu.P. (2013). Osnovnye napravleniya gidrofikatsii mobil'noi tekhniki [The main directions of hydrofication of mobile equipment]. Pratsі TDATU, 13(6).3–19. [in Russian]

Panchenko A.I., Voloshina A.A., Panchenko I.A. (2014) Metodologicheskie osnovy proektirova-niya gidravlicheskikh vrashchatelei planetarnogo tipa [Methodological foundations for the design of hydraulic rotators of planetary type]. MOTROL. 16 (3). 179-186. [in Russian]

Kovalenko A.A., Rogovyi A.S., Syomin D.O. (2010) Osnovy nauchnykh issledovanii (planirovanie eksperimentov) [Fundamentals of Scientific Research (Experiment Planning)]: monograph. Lugansk. VNU im. Dalya Publ. 210 p. [in Russian]

Malinowski J., Hoyt W., Zwanziger P., Finley B. (2017) Motor and Drive-System Efficiency Regulations: Review of Regulations in the United States and Europe. in IEEE Industry Applications Magazine, 23(1), 34-41.

Dindorf R., Takosoglu J., Woś P. (2017) Rozwój pneumatycznych systemów sterowania [Development of pneumatic control systems] No. M89. Wydawnictwo Politechniki Świętokrzyskiej, 135 p. [in Polish]

Ivanov M.N., Finogenov V.A. (2015) Detali mashin [Machine parts]. Uchebnik. Moscow. Yurait. 408 p. [in Russian]


Пристатейна бібліографія ГОСТ


1. Lawrence A., Thollander P., Andrei M., Karlsson M. Specific energy consumption/use (SEC) in energy management for improving energy efficiency in industry: Meaning, usage and differences. Energies, 2019. 12(2), pp. 247.

2. Sun K., Hong T. A framework for quantifying the impact of occupant behavior on energy savings of energy conservation measures. Energy and Buildings, 2017. 146, pp. 383-396.

3. Сьомін Д.О., Павлюченко В.О., Мальцев Я.І., Войцеховський С.В., Роговий А.С., Дмитрієнко Л.В., Мальцева М.О. Вихрові виконавчі пристрої: у 2 ч.: монографія. Ч.1 Однорідні робочі середовища. 2009. 256 с.

4. Роговой А.С. Энергетическая эффективность пневмотранспортних установок. Вісник СНУ ім. В.Даля. 2016. № 1 (225). С. 189-196.

5. Андренко П.Н., Лурье З.Я. Тенденции развития объемных гидроприводов. Промислова гідравліка і пневматика, 2013. № 3(41). С. 3-12.

6. Rogovyi A.S., Voronova Ye. Comparative Analysis Of Performance Characteristics Of Jet Vortex Type Superchargers. Автомобильный транспорт. 2016. Вып. 38. С. 93-98

7. Suzumori K., Faudzi A. A. Trends in hydraulic actuators and components in legged and tough robots: a review. Advanced Robotics, 2018. Vol. 32(9), pp. 458-476.

8. Андренко П.Н., Лурье З.Я. Направления развития объемного гидропривода. Промислова гідравліка і пневматика, 2016. № 2(52).
С. 3-14.

9. Роговой А.С. Энергетическая эффективность гидротранспортных установок. Вестник ХНАДУ. 2017. Вып. 76. С. 96-103.

10. Свешников В.К. Станочные гидроприводы: Справочник. 6-е изд. перераб. и доп. Санкт-Петербург: Политехника, 2015. 627 с.

11. Bishop, Robert H., ed. The mechatronics handbook-2 volume set. CRC press, 2018.

12. Герц Е.В., Кудрявцев А.И., Ложкин О.В. Пневматические устройстна и системы в машиностроении: справочник. Москва: Машиностроение, 1981. 408 с.

13. Shetty Devdas, Richard A. Kolk. Mechatronics system design, SI version. Cengage Learning, 2010.

14. Абдрахманов А.А., Сафин Г.Г. Актуаторы –как альтернатива гидро- и пневмопривода. Современная техника и технологии. 2016. № 12-2. С. 78-80.

15. Liu D., Wang J., Wang S., Shi D. Active disturbance rejection control for electric cylinders with PD-type event-triggering condition. Control Engineering Practice, 2020. Vol. 100. pp. 104448.

16. Сарваров А.С., Васильев А.Е., Даниленко К.В., Меньщикова Е.В. Сравнительный анализ приводов мехатронных систем. Теория и практика автоматизированного електропривода. ЭСиК. 2014. № 4(25). С. 21-25.

17. Кривопляс-Володина Л.А., Гавва А.Н. Двигатель в упаковочной технике. Какой выбрать? Упаковка. 2016. № 1. С. 32-36.

18. Андренко П.М., Лебедєв А.Ю. Комплексний універсальний критерій оцінки технічного рівня гідравлічних машин, гідроагрегатів та гідравлічних пристроїв. Промислова гідравліка і пневматика. 2017. № 3(57). С. 3-12.

19. Разница между электрическими, пневматическими и гидравлическими линейными приводами. Инженерные решения. 2020. URL: https://engineering-solutions.ru/motorcontrol/actuator_linear/ (дата звернення: 14.11.2020).

20. Панченко А.И., Волошина А.А., Обернихин Ю.П. Основные направления гидрофикации мобильной техники. Праці ТДАТУ. 2013. Вип. 13. Т. 6. С 3–19.

21. Панченко А.И., Волошина А.А., Панченко И.А. Методологические основы проектирования гидравлических вращателей планетарного типа. MOTROL. – Commission of Motorization and Energetics in Agriculture. 2014. Vol. 16. No 3. pp. 179-186.

22. Коваленко А.А., Роговой А.С., Сёмин Д.А. Основы научных исследований (планирование экспериментов): монография. Луганск: изд-во ВНУ им. В. Даля, 2010. 210 с.

23. Malinowski J., Hoyt W., Zwanziger P., Finley B. Motor and Drive-System Efficiency Regulations: Review of Regulations in the United States and Europe. in IEEE Industry Applications Magazine, 2017. Vol. 23(1), pp. 34-41.

24. Dindorf R., Takosoglu J., Woś P. Development of pneumatic control systems (Rozwój pneumatycznych systemów sterowania). No. M89. Wydawnictwo Politechniki Świętokrzyskiej, 2017. 135 p.

25. Иванов М.Н., Финогенов В.А. Детали машин: учебник. Москва: Юрайт, 2015. 408 с.