Методология расчета и проектирования оборудования для производства длинномерных профильных резинотехнических заготовок заданного качества

• Автор: Соколов, Михаил Владимирович
• Шифр специальности: 05.02.13
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Тамбов
• Количество страниц: 363 с. : ил.

ГОУВПО Тамбовский государственный технический университет

На правах рукописи

СОКОЛОВ МИХАИЛ ВЛАДИМИРОВИЧ

МЕТОДОЛОГИЯ РАСЧЕТА И ПРОЕКТИРОВАНИЯ ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ДЛИННОМЕРНЫХ ПРОФИЛЬНЫХ РЕЗИНОТЕХНИЧЕСКИХ ЗАГОТОВОК ЗАДАННОГО КАЧЕСТВА

05.02ЛЗ - Машины, агрегаты и процессы (химическая промышленность)

Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук

Научный консультант: доктор технических наук, профессор Беляев Павел Серафимович

Тамбов

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. ОПИСАНИЕ ПРОЦЕССА ТЕЧЕНИЯ АНОМАЛЬНО ВЯЗКИХ ЖИДКОСТЕЙ И РАСЧЕТ ЭКСТРУЗИОННОГО И ВАЛКОВОГО
ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ИХ ПЕРЕРАБОТКИ
ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ
1.1. Анализ процесса течения аномально-вязких жидкостей в
винтовых каналах шнека
1.2. Экструзионное оборудование и технологический процесс с учётом качества экструд ата
1.2.1. Типичные длинномерные резинотехнические изделия и
схема их производства
1.2.2. Экструдер
1.2.3. Установки ультравысокой частоты
1.2.4. Установки с соляными ваннами
1.3.Критерии качества изделий при переработке аномально-вязких жидкостей
1.3.1. Оценка подвулканизации экструдата при переработке резиновых смесей
1.3.2. Оценка изменения размеров поперечного сечения экструдата
при переработке резиновых смесей
1.4. Современные задачи оптимизации процесса и оборудования экструзии полимерных материалов
1.5. Методы оптимизации
1.6. Описание процесса вальцевания полимерных материалов
1.6.1. Гидромеханический метод расчета процесса вальцевания ньютоновских и неныотоновских жидкостей
1.6.2. Критерии качества изделий при вальцевания полимерных материалов
1.7. Постановка задачи исследования
Выводы по главе
2. РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ПРОЦЕССА ЭКСТРУЗИИ И НЕПРЕРЫВНОГО ВАЛЬЦЕВАНИЯ РЕЗИНОВЫХ СМЕСЕЙ С УЧЕТОМ КАЧЕСТВА ПЛАСТИКАТА И ЭКСТРУДАТА
2.1. Разработка математической модели процесса непрерывного
вальцевания резиновых смесей с учётом качества пластиката

2.1.1. Математическая модель непрерывного процесса вальцевания
2.1.2. Определение величины сдвига при периодическом режиме вальцевания резиновых смесей
2.1.3. Определение суммарной величины сдвига при непрерывном режиме вальцевания резиновых смесей
2.2. Математическое моделирование процесса экструзии резиновых смесей с учетом подвулканизации и степени пластикации
экструдата
Выводы по главе
3. ОЦЕНКА АДЕКВАТНОСТИ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ РЕАЛЬНОМУ СОВМЕЩЕННОМУ ПРОЦЕССУ ВАЛЬЦЕВАНИЯ И ЭКСТРУЗИИ
3.1. Проверка адекватности математической модели процесса переработки резиновых смесей с учетом качества экструдата
3.1.1. Объект исследования
3.1.2. Описание экспериментальной установки и методики юд
исследований
3.1.3 Проверка адекватности математической модели процесса переработки резиновых смесей с учетом качества экструдата на экспериментальной установке (МЧХ-32/10)
3.1.4. Проверка адекватности математической модели процесса переработки резиновых смесей с учетом качества
экструдата на экспериментальной установке МЧХ-60/10
3.1.5. Проверка адекватности математической модели процесса переработки резиновых смесей с учетом качества
экструдата на червячной машине МЧХ-90/10-Л-ЧБ
3.2. Исследование влияния степени пластикации на физикомеханические показатели резиновой смеси при непрерывном
режиме вальцевания
3.2.1. Описание экспериментальной установки
3.2.2. Методика проведения экспериментов
3.2.3. Результаты экспериментальных исследований
3.3. Определение соотношения величин сдвига при вальцевании
и экструзии
Выводы по главе

В работах [112 — 114] указывается на основную проблему, которая заключается в использовании адекватных реологических уравнений состояния расплавов полимерных материалов, которые в количественном отношении гарантируют приемлемую инженерную точность прогнозирования работы экструзионного оборудования. Моделирование работы экструзионного оборудования с формальной точки зрения сводится к математическому описанию совместного взаимодействия зоны дозирования червячного пресса и формующего инструмента (экструзионных головок различного типа).
Использовались реологические уравнения состояния вязкоэластической среды [112] для дальнейшего решения поставленной задачи, адекватность которых подтверждена в решениях практических задач [113].
С учетом принятых допущений уравнения движения расплава полимера в канале зоны дозирования червяка во введенной прямоугольной декартовой системе координат имеют следующий вид [114]:
ф = = о ф_Эаа
дх ду ’ ду ду 5 dz ду ’ ' ' '
где т , х , ауу - компоненты тензора напряжений; р = р(х, z) - функция распределения давления, возникающего в среде в результате ее движения и деформирования.
После интегрирования уравнения (1.40), получено:
zxy=ay + al;xyzby + bl, (1.41)
где <3), Ьх, - постоянные интегрирования.
Для случая двумерного сдвигового течения рассматриваемых сред эти уравнения выглядят следующим образом:
0О(П = : 0.42)

Г,-е„(Г)= * А, (1.43)
1 У1 ху + ху: )