More Energy-Efficient Turning
DOI:
https://doi.org/10.14529/power210106Keywords:
asynchronous electric motor, power factor, active power, reactive power, object-oriented design, cluster analysis, lathe.Abstract
This study is a search for more energy-efficient turning enabled by optimal utilization of the machining facility’s power grid. To that end, the authors have (i) modeled the machining facility on the principles of object-oriented design; (ii) tested the model for adequacy in real-world applications; (iii) devised an approach to implementing specific processes and related design solutions for more energy-efficient machining. Cluster analysis shows that a typical turning line used in small-batch manufacturing may contain up to 20 machines with the following power distribution: 7 0.75-kW machines, 4 1.5-kW machines, 3 2.2-kW machines, 1 3-kW machine,
1 4-kW machine, 1 5.5-kW machine, 1 7.5-kW machine, and 2 11-kW machines. This configuration enables
the most power-efficient turning process. The batch for turning should be distributed by the maximum power factor using the object model for the application as well as the author-developed NET-based software. In this approach, all the machines serve as cluster centers that the machined parts are grouped around to make the turning process more energy-efficient by reducing the in-grid electricity loss.
References
Ахметшин, Э.Р. Исследование состояния российского рынка многофазных электродвигателей и перспективы их развития до 2025 года / Э.Р. Ахметшин // Молодой ученый. – 2017. – № 48 (182). –
С. 55–60. – https://moluch.ru/archive/182/46803/ (дата обращения: 03.05.2020)
Шумихина, Е.М. Повышение энергоэффективности асинхронного электродвигателя посредством автоматического управления параметрами его электропитания / Е.М. Шумихина // Двигатель. – 2010. – № 4 (70). – С. 58–59. – https://elibrary.ru/item.asp?id=19428228 (дата обращения: 03.05.2020).
Карпов, А.В. Показатели энергетической эффективности процесса резания / А.В. Карпов // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Машиностроение, мате-риаловедение. – 2012. – Т. 14, № 1. – С. 51–59. – https://elibrary.ru/item.asp?id=17642257 (дата обращения: 02.05.2020).
Новиков, Ф.В. Физическая сущность энергоемкости механической обработки и условия ее уменьше-ния / Ф.В. Новиков // Современные инновации в науке и технике: сб. науч. тр. 4-й Междунар. науч.-практ. конф., Курск, 17 апреля 2014 г.: в 4 т. / отв. ред. А.А. Горохов. – Курск: Изд-во ЗАО «Университетская кни-га», 2014. – С. 211–217. – https://elibrary.ru/item.asp?id=22546637 (дата обращения: 02.05.2020).
Малькова, Л.Д. Влияние величины припуска поковок на энергоемкость механической обработки / Л.Д. Малькова // Наука и образование: научное издание МГТУ им. Н.Э. Баумана. – 2015. – № 10. – С. 65–73. – https://elibrary.ru/item.asp?id=25118293 (дата обращения: 02.05.2020).
Карпов, А.В. К вопросу повышения энергетической эффективности технологических процессов об-работки резанием / А.В. Карпов // Современные наукоемкие технологии. – 2019. – № 3. – С. 43–47. – https://elibrary.ru/item.asp?id=37317717 (дата обращения: 02.05.2020).
Адаменко, В.М. Энергоэффективность процесса резания поверхностей заготовок деталей на основе анализа энергопотребляющих показателей технологического оборудования / В.М. Адаменко, Ж.А. Мрочек // Наука и техника. – 2012. – № 4. – С. 3–6.
Мрочек, Ж.А. Оценка и выбор критериев оптимальности системы резания по энергопотребляющим показателям технологического оборудования / Ж.А. Мрочек, Д.В. Адаменко, В.М. Адаменко // Вестник БНТУ. – 2010. – № 5. – С. 11–14. – https://www.elibrary.ru/item.asp?id=25401392 (дата обращения: 03.05.2020).
Лепеш, А.Г. Повышение эффективности использования электроэнергии. / А.Г. Лепеш, Т.В. Потемки-на // Технико-технологические проблемы сервиса. – 2017. – № 2 (40). – С. 60–72. – https://www.elibrary.ru/ item.asp?id=29771150 (дата обращения: 03.05.2020).
Сальников, В.С. Существующие методы повышения энергоэффективности на промышленных предприятиях / В.С. Сальников, А.А. Брыксина // Известия ТулГУ. Технические науки. – 2013. – № 12-1. –
С. 149–155. – https://www.elibrary.ru/item.asp?id=21228092 (дата обращения: 25.04.2020).
Ивутин, А.Н. Роль технологической информации в обеспечении эффективного энергопотребления предприятий / А.Н. Ивутин, В.С. Сальников // Известия ТулГУ. Технические науки. – 2017. – № 8-1. –
С. 165–170. – https://www.elibrary.ru/item.asp?id=29897366 (дата обращения: 25.04.2020).
Сальников, В.С. Анализ энергоэффективности технологических систем / В.С. Сальников, О.А. Ер-зин, В.Г. Шадский // Известия ТулГУ. Технические науки. – 2013. – № 12-1. – С. 155–163. – https://www.elibrary.ru/item.asp?id=21228093 (дата обращения: 25.04.2020).
Сальников, В.С. Компьютерная поддержка рационального использования энергетических ресурсов в производственной системе / В.С. Сальников, А.Н. Ивутин, Ю.В. Французова // Известия ТулГУ. Техниче-ские науки. – 2018. – № 6. – С. 106–114. – https://www.elibrary.ru/item.asp?id=36434910 (дата обращения: 25.04.2020).
Сальников, В.С. Управление энергопотреблением на основе самоорганизации технологической си-стемы / В.С. Сальников, Н.Н. Трушин, М.С. Туманова // Известия ТулГУ. Технические науки. – 2014. –
№ 11-2. – С. 576–585. – https://www.elibrary.ru/item.asp?id= 23050919 (дата обращения: 25.04.2020).
Асинхронные двигатели серии 4А: справочник / А.Э. Кравчик, М.М. Шлаф, В.М. Афонин, Е.А. Собо-ленская. – М.: Энергоиздат, 1982. – 504 с.
Фролов, В.В. Автоматизированные модули расчета режимов резания для обработки отверстий на многоцелевых станках с ЧПУ / В.В. Фролов // Вісник Національного технічного університету «Харків-ський політехнічний інститут». Збірник наукових праць. Тематичний випуск: Технології в машинобуду-ванні. – Харків : НТУ «ХПІ», 2008. – № 4. – С. 152–157.
Справочник технолога-машиностроителя: в 2 т. / под ред. А.М. Дальского, А.Г. Суслова,
А.Г. Косиловой, Р.К. Мещерякова. – 5-е изд., перераб. и доп. – М.: Машиностроение-1, 2001. – Т. 2. – 944 с.
Винокуров, М.Р. Повышение точности расчета вращающего момента асинхронного двигателя с учетом поверхностного эффекта в стержнях ротора / М.Р. Винокуров, А.А. Моисеенко, Н.Ю. Масловцева // Вестник ДГТУ. – 2011. – № 5. – С. 621–630. – https://www.elibrary.ru/item.asp?id=17215505 (дата обра-щения: 17.05.2020).
Соловьев, В.А. Расчет характеристик трехфазного асинхронного двигателя: методические указа-ния к самостоятельной работе студентов по дисциплинам «Электротехника и электроника», «Основы электропривода» / В.А. Соловьев. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2014. – 44 с.
Яцкив, И.В. Проблема валидации имитационной модели и ее возможные решения / И.В. Яцкив // Имитационное моделирование. Теория и практика: сб. докл. первой всерос. науч.-практ. конф. ИММОД-2003. – СПб.: ЦНИИТС, 2003. – Т.1. – С. 211–217. – http://simulation.su/uploads/files/default/immod-2003-1-211-217.pdf (дата обращения: 30.05.2020).
Ширялкин, А.Ф. О разработке классификационной системы информации о деталях машин на кон-кретном предприятии / А.Ф. Ширялкин, А.Н. Угасин // Вестник УлГТУ. – 2013. – № 3 (63). – С. 63–71. – https://elibrary.ru/item.asp?id=20419885 (дата обращения: 02.05.2020).
ОНТП 09-93. Нормы технологического проектирования машиностроения, приборостроения и ме-таллообработки. Ремонтно-механические цехи. – Введ. 01.04.1994. – http://docs.cntd.ru/document/ 1200030954 (дата обращения: 05.05.2020).
СОЛДРИМ-УКРАИНА. Бизнес-план внедрения технологического оборудования. Данные о численно-сти станочников и оборудования в механосборочных цехах ПМ на 01.02.2005 г. – http://soldream.com.ua/ bp.html/2 (дата обращения: 05.05.2020).
Башагуров, Ю.М. Учет режимов нагрузки при проектировании асинхронных двигателей /
Ю.М. Башагуров, Э.К. Стрельбицкий // Известия ТПУ. – 1971. – Т. 212. – С. 509–512. – https://cyberleninka.ru/article/n/uchet-rezhimov-nagruzki-pri-proektirovanii-asinhronnyh-dvigateley (дата об-ращения: 22.03.2020).
ООО «Вэб Трейдинг».Тайфун 2020. – https://www.stanki-taifun.ru/ (дата обращения: 05.05.2020).
Рязанский станкозавод (РСЗ). – http://www.prsz.ru/index.php?id=724 (дата обращения: 05.05.2020).
Торговый дом «BORGAR». – https://borgar.ru/katalog/td-borgar/tokarnye-stanki (дата обращения: 05.05.2020).
CORMAK (Польша). – https://www.cormak.pl/ (дата обращения: 05.05.2020).
Торговый дом «Белорусские станки». – https://belstanki.ru/ (дата обращения: 05.05.2020).
ООО «Белстанкоцентр». – https://belstankocenter.by/ (дата обращения: 05.05.2020).
СПЕЦМАШ. – https://specmash.kiev.ua/ (дата обращения: 05.05.2020).
Станки и оборудование JET. – https://jet-ua.com/goods/metal_tokarnie (дата обращения: 05.05.2020).
Рубикон ООО. – http://stanki-katalog.ru/sprav_1.htm#s016 (дата обращения: 05.05.2020).
Гузеев, В.И. Режимы резания для токарных и сверлильно-фрезерно-расточных станков с про-граммным управлением: справ. / В.И. Гузеев, В.А. Батуев, И.В. Сурков; под. ред. В.И. Гузеева. – М.: Машино-строение, 2005. – 368 с.
