roboforum.ru

Технический форум по робототехнике.


Каков КПД пневмопривода?

Шестерни и колёса, тяги и тросики... Каркасы, скелеты ...

Каков КПД пневмопривода?

Сообщение Deacon » 27 фев 2018, 17:02

Всюду описывается, что кпд пневмопривода максимум 30%, и ни слова о его типе и характеристиках. Хотя я на практике (может ошибаюсь, но пока что недоумеваю) получил около 50% КПД при не самой удачной конструкции. Может быть под пневмоприводом в основном подразумевают какую-то устоявшуюся конструкцию с ресивером, давлением в сотни атмосфер, со всеми процедурами осушки, охлаждения и очистки? Я же использовал прямую подачу в пневмоцилиндр из поршневого компрессора без всяких ресиверов, по шлангу минимальной длинны, почти полный аналог гидроприводу. Что тут противоречит в термодинамике? Ну нагреет сжатый воздух окружающую среду, охладится ниже некуда в пневмоцилиндре - в итоге через некоторое время снова достигнет температуры окружающей среды и еще расширится.
Deacon
 
Сообщения: 30
Зарегистрирован: 27 фев 2018, 16:36

Re: Каков КПД пневмопривода?

Сообщение Medtech » 27 фев 2018, 21:44

Затраты на сжатие воздуха посчитайте - или это сложно?
Аватара пользователя
Medtech
 
Сообщения: 543
Зарегистрирован: 20 апр 2015, 22:02
Откуда: Москва
Skype: sergelola
ФИО: Сергей

Re: Каков КПД пневмопривода?

Сообщение Deacon » 28 фев 2018, 18:59

Что-то сообщение не отправилось. По моим подсчетам КПД получился почти 50%, исходя из расчета затрат электроэнергии и работы привода. Но откуда взяты эти магические 30%?
Deacon
 
Сообщения: 30
Зарегистрирован: 27 фев 2018, 16:36

Re: Каков КПД пневмопривода?

Сообщение Vladimat » 28 фев 2018, 23:42

КПД поршневых приводов (гидро и пневмо) сильно зависит от закона движения. Одно дело на максимум открыть заслонки и сделать полный ход поршня от края до края - и то только если вы какую-то полезную работу при этом совершите - КПД максимально возможный. Другое дело следящий привод, который стабилизирует, например, положение руля самолёта или ракеты. Полезной работы он почти не совершает, только компенсирует статические усилия. А энергию жрёт и рассеивает на заслонках.
Кстати, электромотор, который стоит на пусковом токе под нагрузкой тоже жрёт ток дай бог и может сгореть. А работы не совершает.

Добавлено спустя 21 минуту 12 секунд:
Ещё одно соображение по поводу КПД привода. КПД пневмопривода теоретически может быть очень высоким, если поршень огромен, перемещаете вы очень медленно, не допуская нагрева газа. Тогда потери будут только на трение.
Представьте себе, что вы бесконечно медленно слабым давлением накачиваете мешок с воздухом. На мешке лежит груз. Груз постепенно поднимается, вы совершаете полезную работу и подведённая энергия почти ни на что больше не расходуется, кроме как на подъём груза - газ почти не симается и не нагревается. Это говорит о том, что постановка вопроса о КПД пневмопривода не корректна без указания условий применения - давления и закона движения как минимум.
Последний раз редактировалось Vladimat 01 мар 2018, 12:27, всего редактировалось 1 раз.
Vladimat
 
Сообщения: 435
Зарегистрирован: 04 ноя 2014, 01:57

Re: Каков КПД пневмопривода?

Сообщение Deacon » 01 мар 2018, 02:09

У, с электродвигателями та еще беда, особенно в приводах с переменными скоростями и нагрузками. Это в литературе у них КПД от 90%, при постоянной, номинальной нагрузке, и мощности в киловаттах. В классической робототехнике применяются в основном дешевые коллекторные электродвигатели малой и средней мощности с оборотами от 3 000 до 20 000/мин. с редуктором в наличии, и КПД в лучшем случае 20-50%.
Я использовал давления от 2 до 10 атм, с диаметрами поршня от 16 до 32 мм, так что тут есть еще факторы. На практике есть еще паразитная емкость шлангов, так что использование более широких цилиндров и низкого давления обоснованно еще и этим. Еще есть одна мысль. Из термодинамики известно, что газы сжимаются при низких температурах и расширяются при высоких. Следует отметить, что использования иных газов может дать другие результаты. Накачиваем воздух в емкость, емкость начинает нагреваться. Затем температура улетучивается в среду, что как бы, в минус для КПД. При стравливании охлажденного воздуха высокого давления в пневматический цилиндр воздух должен быть холодным, но если температура среды не изменилась, то что мешает ему вернуться в прежнее состояние кроме затраченного времени? Ну и с вариантом с прямой подачей к пневматическому цилиндру от компрессора не все так очевидно. Если счет идет на одну-две секунды, то по моим счетам воздух не успеет значительно остыть с его-то теплоемкостью и теплопроводностью.
Deacon
 
Сообщения: 30
Зарегистрирован: 27 фев 2018, 16:36

Re: Каков КПД пневмопривода?

Сообщение Dmitry__ » 01 мар 2018, 03:17

Низкое кпд пневматики хотя бы из-за того, что после отработки движения, например с 10 атм. воздуха, весь этот обьем и давление стравливается в атмосферу. Там не то что 30%, там и 10% не будет. Да, есть варианты с возвратом воздуха в ресивер, но это сильно усложняет систему, да и не очень поднимает кпд. Для повышения кпд надо делать как можно ниже давление в системе - минимальное сжатие рабочей среды, в этом плане гидравлика имеет макс. кпд, т.к. жидкость не сжимается.

Добавлено спустя 14 минут 58 секунд:
Вот тут говорится вообще об <1% кпд :pardon:
5. Низкий КПД пневмоприводов (менее 1 %).

http://bek.sibadi.org/fulltext/epd690.pdf
Аватара пользователя
Dmitry__
 
Сообщения: 7978
Зарегистрирован: 13 янв 2011, 15:25
Откуда: Санкт-Петербург

Re: Каков КПД пневмопривода?

Сообщение Deacon » 01 мар 2018, 13:58

Кстати да, наверное в сравнении с этим все потери на термодинамические процессы и трение незначительны. Но опять таки, тут речь о отдельных конструкциях. Пневмопривод чем и привлекателен, что позволяет реализовываться дешево, просто(примитивно) и сердито, в тех областях, где такие качества перевешивают КПД. Конкретно в моем случае ресивер не используется, просто прямая подача с компрессора, но, если подключать вход компрессора к стравливающему клапану, то в теории такое решение должно решить эту проблему, всё-таки пережимать воздух с 8 атм. до 10 выгодней, чем с единицы.
Логичнее будет вывод, что чем выше нагрузка, тем ниже КПД. По моему мнению, пневматический цилиндр должен работать как пружина - сколько в пневмоцилиндр энергии закачал - столько он может и отдать (в идеальном случае), воздух в точке нагрузки почти не сжимается - шток поршня уходит, давление остается прежним, отсюда полагаю, что для незамкнутой системы максимальный КПД составит 50%. В реальности где-то и будет в лучшем случае около 30% для незамкнутых систем (все еще не уверен), паразитические емкости неизбежны, КПД пневмоцилиндра 0.8 - 0.95, большинства поршневых компрессоров 0.65 - 0.80. Но вот иметь реальный КПД в 50% для замкнутой системы уже было бы отличным результатом.
Использование отрицательного давления должно решить проблемы как и термодинамических процессов, так и сжатия.
Deacon
 
Сообщения: 30
Зарегистрирован: 27 фев 2018, 16:36

Re: Каков КПД пневмопривода?

Сообщение Vladimat » 01 мар 2018, 14:21

Если речь идёт о следящем пневмоприводе со струйным механизмом - см. рис 14 https://studfiles.net/preview/713733/, то это прожора ещё та. Только на регулирующем устройстве теряется 10% давления. Причём, даже если он стоит, воздух вдувается поровну в обе камеры. Соответственно, КПД 0.0%.
Vladimat
 
Сообщения: 435
Зарегистрирован: 04 ноя 2014, 01:57

Re: Каков КПД пневмопривода?

Сообщение Ворон » 01 мар 2018, 20:27

пневмоприводы низкого давления и мои клапаны описные тут на форуме решают проблему кпд легко.. (только денег на построить ,на оборудование, много надо)а сам продукт копеечный..на выходе по себестоимости..)

Добавлено спустя 3 минуты 10 секунд:
самое забавное слепленный опытный образец на коленке лет 10 назад пневмомускул и тут выложенный до сих пор сохранил работоспособность валяясь на балконе))недели две назад попался и оттестирован был))
Ворон
 
Сообщения: 1054
Зарегистрирован: 24 ноя 2008, 19:43
Откуда: Казань

Re: Каков КПД пневмопривода?

Сообщение Deacon » 01 мар 2018, 22:36

Да вопрос финансов не проблема, по крайней мере, в суммах до нескольких десятков тыс. рублей. Большинство инструментов и доступ к токарке есть, пневмоцилиндры, клапаны, фитинги и прочий пневматический стафф уже приобретен для тестовой партии. Динамику и точность позиционирования довел до удовлетворительного результата, а вот энергопотребление - нет, хотя что знал, улучшил. Ну, из радикальных вариантов, еще можно узлы высокого давления замазать монтажной пеной, чтобы уменьшить термодинамические потери, да использовать вместо воздуха какой-нибудь CO2 или гелий по обстоятельствам
Deacon
 
Сообщения: 30
Зарегистрирован: 27 фев 2018, 16:36

Re: Каков КПД пневмопривода?

Сообщение Vladimat » 02 мар 2018, 02:13

Deacon писал(а):узлы высокого давления замазать монтажной пеной, чтобы уменьшить термодинамические потери, да использовать вместо воздуха какой-нибудь CO2 или гелий по обстоятельствам

Это всё пустое...
Vladimat
 
Сообщения: 435
Зарегистрирован: 04 ноя 2014, 01:57

Re: Каков КПД пневмопривода?

Сообщение Dmitry__ » 02 мар 2018, 03:03

Deacon, не майтесь ерундой, переходите на электроцилиндры, порвут пневматику во всем, ну разве что кроме взрывных ускорений пневматики на 100 атмосферах :)

Гуглить "роликовинтовая пара"



Читать аккуратно, мегасрач :)
http://roboforum.ru/forum104/topic11919.html
Аватара пользователя
Dmitry__
 
Сообщения: 7978
Зарегистрирован: 13 янв 2011, 15:25
Откуда: Санкт-Петербург

Re: Каков КПД пневмопривода?

Сообщение Deacon » 02 мар 2018, 11:27

Да чем оно лучше? Неконтролируемое самоторможение, больше вес при той же мощности (по крайней мере, при большем числе цилиндров в системе), узкий диапазон эффективных нагрузок - где приходится выбирать между усилием, скоростью и КПД. Прежде, чем подобное предлагать, следовало бы выяснить назначение. Это явно не для мобильных систем до 50 кг включительно, а для каких-нибудь герметичных ворот, прессов.
Deacon
 
Сообщения: 30
Зарегистрирован: 27 фев 2018, 16:36

Re: Каков КПД пневмопривода?

Сообщение Dmitry__ » 02 мар 2018, 15:31

Понятно. Чукча не читатель. Я ссылку дал, перечитай ее.

Добавлено спустя 8 минут 2 секунды:
Deacon писал(а):Да чем оно лучше? Неконтролируемое самоторможение, больше вес при той же мощности

Найди пневмоцилиндр в 1.5 гр. Про неконтр. самоторможение вообще смех, при КПД пневматики :)
https://ru.aliexpress.com/popular/micro-linear-servos.html
Изображение
Аватара пользователя
Dmitry__
 
Сообщения: 7978
Зарегистрирован: 13 янв 2011, 15:25
Откуда: Санкт-Петербург

Re: Каков КПД пневмопривода?

Сообщение Deacon » 02 мар 2018, 20:34

Ну раз такие соревнования в откровенный ущерб прочности, надежности и КПД, то ОК, мед.шприцы и мышцы из воздушных шариков, на 20 мл.шприце я уже тягал АКБ на 16 кг. Но дело не в этом. У предлагаемых тобой электроцилиндров (включительно последняя ссылка) КПД примерно на уровне тобой же предложенного КПД пневматики (10%), ибо первые добрые 2/3 энергии тратятся на убогую конструкцию электродвигателея (втулка-подшипник, ферритовые магниты, убогий коллектор), и еще примерно столько же на червячную передачу. Это в лучшем случае. При отклонениях в нагрузке КПД станет еще ниже. Можно взять роликовинтовую передачу и навороченный брушлес, и в итоге получить максимальный КПД в 50-60%, что казалось бы, неплохо. Но тут на вскидку будет расход энергии на холостом ходу в 30% от максимального (та еще проблема на мотор-редукторах с высоким передаточным отношением), и лично я сомневаюсь, что достижим такой же диапазон скорости/момента, это редуктор с фиксированным передаточным отношением, тут либо высокие обороты, либо высокий момент, либо неадекватных массогабаритов электродвигатель. А про самоторможение зря смеешься. В пневматике его переключение регулируется клапанами и рабочие части запросто могут перемещаться под воздействием внешних сил. Почти во всех приводах с редукторами рабочая часть либо застопорится, либо будет расходовать энергию на удержание.
Deacon
 
Сообщения: 30
Зарегистрирован: 27 фев 2018, 16:36

След.

Вернуться в Механика

Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей и гости: 1

Mail.ru counter