Синтез пневмоприводу з раціональними конструктивними параметрами

Abstract

У статті представлено результати дослідження впливу параметрів пневматичного приводу на його працездатність та енергоефективність. На основі математичної моделі у середовищі "Matlab" побудовано поверхні взаємозалежності переміщення, швидкості поршня, тисків та площ робочої та вихлопної порожнин циліндра. Встановлено, що зростання масової витрати стисненого повітря, яке є наслідком збільшення діаметра поршня, призводить до зниження енергоефективності системи. Показано, що навіть незначне (на один сусідній типорозмір зі стандартного ряду) збільшення діаметра циліндра може зменшити коефіцієнт корисної дії пневмосистеми більш ніж на 8%. Запропоновано методику синтезу пневмоприводу з раціональними конструктивними параметрами, яка дозволяє на етапі його проєктування обрати найменший допустимий діаметр поршня, що забезпечує необхідне зусилля при мінімальній витраті стисненого повітря. Це призводить до підвищення енергоефективності пневмосистеми за умови забезпечення стабільної та безпечної роботи.

The paper presents the results of a study on the influence of pneumatic drive parameters on its performance and energy efficiency. Based on a mathematical model developed in Matlab, response surfaces were constructed to describe the interdependence of piston displacement, velocity, chamber pressures, and the areas of the working and exhaust chambers of the cylinder. It was found that the increase in compressed air mass flow rate resulting from a larger piston diameter leads to a decrease in the system’s energy efficiency. The analysis shows that even a minor increase in cylinder diameter (by one neighboring standard size) can reduce the efficiency of the pneumatic system by more than 8%. A methodology for the synthesis of a pneumatic actuator with rational design parameters is proposed, allowing at the design stage to select the smallest permissible piston diameter that provides the required output force with minimal air consumption. This ensures stable and safe operation while improving the overall energy efficiency of the pneumatic system.