MEDZINÁRODNÝ VEDECKÝ ČASOPIS MLADÁ VEDA / YOUNG SCIENCE Číslo 7, ročník 5., ydané noembri 2017 ISSN 1339-3189 Kontakt: info@mladaeda.sk, tel.: +421 908 546 716, www.mladaeda.sk Fotografia na obálke: San Marino. Branisla A. Šorc, foto.branisko.at REDAKČNÁ RADA doc. Ing. Peter Adamišin, PhD. (Katedra enironmentálneho manažmentu, Prešoská unierzita, Prešo) doc. Dr. Pael Chromý, PhD. (Katedra sociální geografie a regionálního rozoje, Unierzita Karloa, Praha) prof. Dr. Paul Robert Magocsi (Chair of Ukrainian Studies, Uniersity of Toronto; Royal Society of Canada) Ing. Lucia Mikušoá, PhD. (Ústa biochémie, ýžiy a ochrany zdraia, Sloenská technická unierzita, Bratislaa) doc. Ing. Peter Skok, CSc. (Ekomos s. r. o., Prešo) prof. Ing. Róbert Štefko, Ph.D. (Katedra marketingu a medzinárodného obchodu, Prešoská unierzita, Prešo) prof. PhDr. Peter Šorc, CSc.,predseda (Inštitút histórie, Prešoská unierzita, Prešo) doc. Ing. Petr Tománek, CSc. (Katedra eřejné ekonomiky, Vysoká škola báňská - Technická unierzita, Ostraa) REDAKCIA PhDr. Magdaléna Keresztesoá, PhD. (Fakulta stredoeurópskych štúdií UKF, Nitra) Mgr. Martin Hajduk (Inštitút histórie, Prešoská unierzita, Prešo) RNDr. Richard Nikischer, Ph.D. (Ministersto pro místní rozoj ČR, Praha) Mgr. Branisla A. Šorc, PhD., šéfredaktor (Vydaateľsto UNIVERSUM, Prešo) PhDr. Veronika Trstianska, PhD. (Ústa stredoeurópskych jazyko a kultúr FSŠ UKF, Nitra) Mgr. Veronika Zuskáčoá (Geografický ústa, Masarykoa unierzita, Brno) VYDAVATEĽ Vydaateľsto UNIVERSUM, spol. s r. o. www.uniersum-eu.sk Jaorinská 26, 080 01 Prešo Sloenská republika Mladá eda / Young Science. Akékoľek šírenie a rozmnožoanie textu, fotografií, údajo a iných informácií je možné len s písomným poolením redakcie.
EKONOMICKÉ ASPEKTY NÁKLADOV PRI DELENÍ VODNÝM LÚČOM ECONOMIC ASPECTS OF COST OF DIVIDE MATERIAL WITH WATERJET TECHNOLOGY Ján Kmec 1 Ján Kmec pôsobí ako edúci katedry strojírenstí na VŠTE České Budějoice. Vo sojom ýskume sa enuje problematike progresínych technológií. Jan Kmec is the head of the Department of Mechanical Engineering at VŠTE České Budějoice. In his research he focuses on progressie technology. Abstract Waterjet cutting technology represents a new approach of shape cutting of arious materials, under conditions of cold cut without influencing the material on the cutting edge. Key words: Waterjet cutting technology, cold cut, all materials Abstrakt Technológia rezania odným lúčom predstauje noé prístupy taroého rezania a delenia rôznych materiálo pri studenom reze bez tepelného oplynenia materiálu na reznej ploche. Kľúčoé sloá: Technológia rezania odným lúčom, studený rez, šetky materiály Ekonomické aspekty modeloanie náklado rezania. Technológia odný lúč predstauje ysokoýkonné rezanie skutočne šetkých druho materiálo. V každej priemyselnej aplikácii by sa mal uskutočniť ýber parametro rezania s AVL s ohľadom na preádzkoé náklady (t.j. tie parametre, pomocou ktorých by sa mohol materiál rezať s predpísanou presnosťou a kalitou porchu na reznej hrane pri minimálnych možných preádzkoých nákladoch). Nákladoá funkcia by mala brať do úahy iba hlané ariabilné náklady takýmto spôsobom: C = CA + CW + CE + CU + CH [Sk/mm] (1) Kde CA náklady na spotrebu abrazíneho materiálu CW náklady na úprau a spotrebu ody CE náklady na energiu 1 Adresa pracoiska: doc. Ing. Ján Kmec, CSc., Vysoká škola technická a ekonomická Českých Budějoicích, Okružní 517/10, 37 001 České Budějoice E-mail: kmec@mail.stecb.cz 25 http://www.mladaeda.sk
CU CH atď). náklady na hlané a zaostroacie dýzy ostatné nepriame ariabilné náklady (mzdoé náklady, plánoaná údržba, amortizácia Náklady na spotrebu abrazíneho materiálu sa môžu yjadriť eľmi jednoducho o funkcii technologických parametro, pretože to záisí priamo od nich:. m p CA = c a [Sk/mm] (1a) kde priečna rýchlosť [mm/min] mp hmotnostný prietok abrazíneho materiálu [g/min] náklady na hmotnostnú jednotku abrazíneho materiálu (rátane likidácie) [Sk/g] ca Podobne aj náklady na spotrebu ody možno určiť zo CW = c Qw kde (1b) c náklady na objemoú jednotku ody [Sk/mm 2 ] (rátane filtrácie a/alebo demineralizácie) Qw prietok ody [mm 3 /min] Keďže Qw = w. Sn, kde Sn je rez hlanou dýzou a w je rýchlosť ody prúde, daná z približnej Bernoulliho ronice: w = 2p ρ,kde p je tlak ody a ρ je hustota ody. Spotrebu ody možno zapísať nasledone: CW = c Q w = c w S n = c 2 ρ S n p = c p [Sk/mm] (1c) kde C w = c 2 ρ S n Náklady na energiu sa ypočítajú takto: CE = c p Q q p η = c p 2 ρ S n η p p = c e [Sk/mm] (1d) 26 http://www.mladaeda.sk
Kde cp sú náklady na energetickú jednotku [Sk/kWh] η je účinnosť zosilňoača [-] a c e = c p 2 ρ S n η Náklady na dýzu a zaostroač sa môžu yjadriť pomocou ich žiotnosti, ktorá záisí od parametro rezania, hlane tlaku ody p a hmotnostného toku abrazíneho materiálu mp, ašak kompletné yhodnotenie účinku technologických parametro na opotreboanie dýz nie je ešte k dispozícii. Takže náklady na dýzu a zaostroač možno yjadriť pomocou proporcionálnej priemernej žiotnosti usúzťažnenej k danej operácii, t.j.: CU = ( c n + c f ) 1 = c t n t f u 1 [Sk/min] (1e) Kde cn a sf sú náklady na odnú dýzu a zaostroaciu rúrku [Sk] tn a tf predstaujú priemernú žiotnosť odnej dýzy a zaostroacej rúrky [min] cu sú priemerné celkoé náklady na spotrebu dýz a zaostroačo na min. [Sk/min] Ostatné nepriame ariabilné náklady(mzdoé náklady, plánoaná údržba, amortizácia atď) sú úmerné iba preádzkoej dobe, takže je ich možno yjadriť nasledone: CH = c h Kde ch zahŕňa šetky nákladoé položky úmerné preádzkoej dobe Z uedeného yplýa, že objektína funkcia je: [Sk/min] (1f) C = c a m p + c w p + c e pš + (c u + c h ) 1 (2) Obmedzenia, ktoré yplýajú z praktických úah, tiež možno yjadriť: νmin ν νmax νmax = min(νmax1, νmax2...); νmin = max(νmin1, νmin2...) kde: νmax, νmax2...,νmin1, νmin2 sú možné maximálne a minimálne hodnoty priečnej rýchlosti z rôznych hľadísk, napr. experimentálny rozsah parametro, možnosť manipulačného systému alebo z hľadiska požadoanej úrone produktiity atď. Podobne platí: pmin p pmax pmax = min(pmax1, pmax2...); pmin = max(pmin1, pmin2...) mpmin mp mpmax mpmax = min(mpmax1, mpmax2...); mpmin = max(mpmin1, mpmin2...) 27 http://www.mladaeda.sk
Pre analytické určenie možných relatínych alebo absolútnych minimálnych hodnôt treba brať do úahy nasledujúci systém roníc: C = 0; C. = 0; m p C = 0; p C 1 = - (c w p + c e p 3 + c u + c h) = 0 2 C c a. = = 0 m p C 1 c w 3c e p = + = 0 p 2 p 2 Keďže (2) je monotónna funkcia, štúdium parciálnych deriácií druhého rádu nám umožní lokalizoať spodné iazané body iba na hranici uažoanej domény. Ďalej treba mať na pamäti obmedzenie z hľadiska kality porchu. Reakcia materiálu na parametre rezania sa dá lepšie ysetliť pomocou relatínej hĺbky merania než pomocou absolútnej hĺbky. Relatína hĺbka rezania kr sa definuje ako pomer medzi hĺbkou rezania a maximálnou teoretickou hĺbkou penetrácie lúča (kmeas/kmax). Z toho yplýajú ýznamné ýhody: napríklad, ak kr je menšie než 10%, priemer Ra zostáa takmer konštantný a nezáisí od uažoaných riadiacich premenných. Skutočná priemerná hodnota Ra nútri tohto rozsahu ýrazne záisí od eľkosti zrna a od podmienok prietoku. Pri yšších kr hodnotách drsnosť rastie exponenciálne. Vychádzajúc z experimentálnych ýsledko zahraničí a rámci lastných experimento sa definoali jednoduché modely z hľadiska maximálnej hĺbky rezu a drsnosti porchu. Keďže ide o technologické modely, platia iba rámci uažoaných parametrických úroní, ktoré predstaujú typické priemyselné podmienky. Modely sú založené na modifikácii záislosti kmax na p; na mp a nie na eľkosti zrna abrazíneho materiálu. k r = k * meas p B..m C A. D p R a * = Pomocou roníc (Modelu max. hĺbky rezu, Modelu drsnosti porchu a Modelu nákladoej funkcie) je možné získať súbor ekonomických parametro pre priamy rez AVL s určitou drsnosťou (R*a) pri zolenej zdialenosti (k*meas) od horného čela rezu nasledujúcim spôsobom: m p # kr (4) (3) min. m p p C= c a.+ c w.+ c e. + (c u + c h) p 3 1 (5) 28 http://www.mladaeda.sk
Kde to platí, je možné získať riešenie numericky pomocou softwaru pre obmedzenú optimalizáciu. Ak napríklad predpokladáme, že drsnosť R*a = 6μm je potrebná pri k*max = 8 mm pri 10 mm hrubej nehrdzaejúcej oceli AISI 304, potom pri použití softwaru ako optimalizačného nástroja je súbor parametro, ktoré minimalizujú náklady na obrábanie, nasledujúci: P=350 Mpa; ν = 120 mm/min mp = 232 g/min B.G. #120 Pochopiteľne, riešenie záisí od hodnôt priradených nákladoých koeficiento (ca, cw, ce atď.). Vzhľadom na relatínu jednoduchosť problému dobré ýsledky je možné dosiahnuť aj pomocou bežnejších nástrojo, ako napríklad riešiteľská funkcia počítačoého programu. Záer Tento príspeok sa enuje problému modeloania ekonomických parametro pre obrábanie s AVL. Použila sa funkcia približných náklado s minimalizáciou obmedzení s cieľom stanoiť optimálne preádzkoé podmienky. Takýto prístup, hodne aplikoaný aj na iné materiály, by sa mohol zakomponoať do softwaroého modulu na prognózoanie preádzkoých náklado rezania a špecifikáciu optimálneho súboru technologických parametro (p,, mp, #) pre potreby koncoých užíateľo a zýšenie konkurencieschopnosti technológie na báze abrazíneho odného lúča. Je potrebné ešte pracoať na lepšom yjadrení nákladoej funkcie, aby sa realistickejšie zohľadnila korelácia medzi technologickými parametrami a mierou opotreboania odných dýz, abrazínych dýz a komponento rezacieho systému. Zároeň je potrebné oeriť narhoané empirické modely na rôznych materiáloch. Tento článok odporúčal na publikoanie o edeckom časopise Mladá eda: Ing. Daniel Kučerka, PhD. Použitá literatúra 1. Vasilko K., a J. Kmec. Delenie materiálu. DATAPRESS Prešo, Prešo 2003, 232 st. 2. Fabian S., a S. Hloch. Abrasie waterjet process factors influence on stainless steel AISI 304 Macrogeometrical cutting duality. SCIENTIFIC BULLETIN, Volume XIX, NORTH UNIVERSITY OF BAIA MARE 2005, pp. 261-266. Romania. ISSN 1224-3264. 3. Hloch S., a S. Fabian. Modeling of abrasie waterjet cutting process by means of fullfactorial design. In.: The 47 th Conference on Simulation and Modeling. Helsinki. September 2006, Suomi. 4. Plančár, Š. a J. Kmec. Rezná plocha pri delení odným lúčom. Medzinárodná edecká konferencia. Funkčné porchy 2007. Trenčín 2007. 5. Kolektí autoro. Jetting Technology. Zborník 15 Medzinárodnej konferencie Ronneby Šedsko, 2000. ISBN 1 86058 253 2. 29 http://www.mladaeda.sk