Моделирование и расчет нестационарных тепловых процессов индукционного нагрева при производстве резинотехнических изделий

• Автор: Карпов, Сергей Владимирович
• Шифр специальности: 05.17.08, 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Тамбов
• Количество страниц: 163 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ.
ПРОЕКТИРОВАНИЕ И ЭКСПЛУАТАЦИЯ ПРЕССОВОГО ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ РЕЗИНОТЕХНИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ.

1.1 Вулканизационные прессы для изготовления резинотехнических изделий

1.1.1 Конструкция вулканизационных прессов.

1.1.2 Конструкция плиты и индукторов.

1.1.3 Конструкции прессформ для изготовления РТИ

1.1.4 Автоматическое регулирование температуры нагревательных плит

1.2 Сравнительный анализ способов нагрева плит прессов.

1.3 Анализ существующих методов расчта устройств индукционного нагрева

1.4 Проектирование устройств индукционного нагрева.

1.4.1 Развитие методов расчта индукционного нагрева.

1.4.2 Оптимизация устройств индукционного нагрева
1.5 Современные информационные системы тепловых расчтов.
1.6 Моделирование нестационарных тепловых процессов
1.6.1 Математические модели процесса нагрева плиты вулканизационного пресса.
1.7 Особенности проектирования плит и прессформ для изготовления РТИ.л,.
1.7.1 Проектирование нагревательных плит с учтом особенностей процесса вулканизации.
1.7.2 Влияние температур смешения и вулканизации на активность ускорителей и свойства получаемых резин.
1.7.3 Особенности процессов регулирования температуры при проведении процесса вулканизации.
1.7.4 Особенности проектирования оборудования для вулканизации РТИ при низких и высоких температурах.
1.7.5 Современные тенденции в проектировании нагревательных плите позиции энергосбережения.
1.8 Выводы по главе и постановка задачи исследования.
2 ПОСТРОЕНИЕ И ПРОВЕРКА АДЕКВАТНОСТИ МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ ИНДУКЦИОННОГ О НАГРЕВА
ЭЛЕМЕТОВ ПРЕССОВОГО ОБОРУДОВАНИЯ.
2.1 Задача нагрева одиночной плиты пресса
2.1.1 Математическое описание задачи нахождения температурного поля плиты пресса.
2.1.2 Решение задачи нахождения температурного поля плиты пресса.
2.1.3 Проверка адекватности математической модели нагрева
одиночной плиты пресса
2.2 Задача моделирования нагрева плиты пресса с учтом автоматического регулирования температуры плиты.
2.2.1 Математическое описание задачи нагрева плиты пресса с учтом системы автоматического регулирования температуры
плиты.
2.2.2 Решение задачи нагрева плиты пресса с учтом автоматического регулирования температуры плиты
2.2.3 Проверка адекватности математической модели нагрева плиты пресса с учтом автоматического регулирования температуры плиты.
Выводы к главе 2
3 ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РАЗРАБОТАННЫХ МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ ДЛЯ ПОСТАНОВКИ И РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ
ПРОЕКТИРОВАНИЯ И РАСЧТА ЭЛЕМЕНТОВ ПРЕССОВОГО ОБОРУДОВАНИЯ
3.1 Задача оптимизации конструктивных и режимных характеристик нагревательных плит.
3.1.1 Постановка задачи оптимизации конструктивных и
режимных характеристик нагревательных плит
3.1.2 Решение задачи оптимизации конструктивных и режимных характеристик нагревательных плит.
3.2 Задача нагрева многоэтажного пресса.
3.2.1 Математическое описание задачи нахождения
температурного поля системы плита прессформа изделие
3.2.2 Решение задачи нахождения температурного поля системы плита прессформа изделие.
3.3 Задача исследования эффективности прессформ для изготовления резинотехнических изделий на вулканизационном прессе.
3.3.1 Математическое описание задачи исследования
эффективности прессформ
Выводы к главе 3
4 ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ РАЗРАБОТАННЫХ МЕТОДИК РАСЧТА
4.1 Практическая апробация разработанной методики расчета нагревательной плиты.
4.2 Автоматизированный лабораторный практикум удалнного доступа Лабораторная установка расчта индукционных нагревательных плит
для изготовления резинотехнических изделий. 1
4.3 Разработка новых подходов к проектированию нагревательных плит 1
4.3.1 Интегральный подход. 1
4.3.2 Дифференциальный подход
4.3.3 Определение неравномерности температурного поля
4.3.4 Комплексный подход.
4.4 Моделирование нагрева плиты пресса с учтом автоматического регулирования температуры.
4.5 Моделирование нагрева многоэтажного пресса с учтом автоматического регулирования температуры.
4.6 Исследование эффективности прессформ для изготовления РТИ
4.7 Решение задачи оптимизации режимных и конструктивных
характеристик нагревательных плит прессов.
Выводы к главе 4
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Электронагрев с применением плит РТП обеспечивает более лгкое достижение высоких температур, упрощает эксплуатацию пресса, повышает чистоту и культуру производства, повышает качество изделий и производительность оборудования. Площадь плиты пресса должна быть максимально использована, а в целях предупреждения изгиба плит во время эксплуатации прессформы следует размещать на плитах равномерно 6. Из вышесказанного можно сделать вывод, что размеры плит прессового оборудования с одной стороны, и размеры изделий и прессформ с другой, меняются в широких пределах. Например, в случае производства древесностружечных плит размеры прессуемых изделий сопоставимы с размерами плит. В случае вулканизации РТИ размеры прессуемых деталей и самих прессформ могут быть значительно меньше рабочей поверхности плит. При этом особо следует отметить, что критерий оценки степени заполнения рабочей поверхности плит прессуемыми изделиями в настоящее время отсутствует. Метод горячего прессования наиболее часто используется для изготовления РТИ. Вулканизацию проводят в металлических прессформах на гидравлических, гидропневматических, гидромеханических и механических прессах. Наиболее распространены гидравлические прессы. Плиты прессов нагревают паром, перегретой водой, маслом, высококипящими органическими теплоносителями ВОТ и электрическим током. Применение электронагрева плит вулканизационных прессов сдерживалось долгое время тем, что перепад температур по поверхности плиты в прессах с электронагревом был значительно выше, чем у прессов с паровым нагревом. С, что близко к перепаду температур у плит с паровым обогревом 6. На рисунке 1. Э производства ЗЛО Завод Тамбовполимермаш. Рисунок 1. Пресс является четырхэтажным, в котором используется индукционный способ обогрева плит. Пресс этого типа развивает максимальное усилие 0 МН и имеет плиты размером 0x0 мм. Заявленный производителем перепад температур в различных точках рабочей поверхности при средней температуре плиты 0С составляет 5С 6. В начале технологического процесса нагревательные плиты 3 пресса разомкнуты нижняя плита находится на подвижном столе 4, верхняя жстко закреплена на верхней поперечине 2, между ними на упорах располагаются центральные плиты. Собранные на столе прессформы с резиновыми заготовками размещаются между плитами. Далее в гидравлический цилиндр податся рабочая жидкость, плунжер 5 со столом начинает двигаться вверх. При этом происходит формование изделий и плотное замыкание форм между плитами. Заданные при помощи регуляторов 7 необходимые температуры плит и давление смыкания, в том числе время подпрессовок, поддерживаются при помощи контроллеров. Регулирование температуры осуществляется по двухпозиционному закону на основе показаний температуры одной или нескольких контрольных термопар. По окончании процесса вулканизации плиты размыкаются и прессформы помещаются обратно на стол 6, где происходит извлечение свулканизованных РТИ и перезарядка прессформ 7,8. Подробно конструкция аналогичного двухэтажного пресса изложена в 9. По этим причинам в последние годы вулканизационные прессы, как правило, оснащаются плитами с индукционными нагревательными элементами. Основными элементами индукционной плиты являются, см. Рисунок 1. Конструкция плиты с индукционными наг ревателями. Индукторы чаще всего изготавливают из теплостойкого медного провода например, ПОЖ 1,7 ТУ 5. Изготовленный на намоточном станке индуктор обвязывают слюдинитовой лентой, концы покрывают термостойкой органосиликатной композицией, теплопроводность которой соответствует теплопроводности материала плиты . Индукторы укладываются в соответствующие пазы и соединяются. Индукторы могут соединяться последовательно, параллельно и комбинированно. Каждый метод соединения имеет свои преимущества и недостатки. При последовательном способе соединения индукторов они имеют наименьшее число витков, но при этом резко возрастает сила тока в цепи, что приводит к использованию специальных проводов и шин. При параллельном способе соединения ток в цепи минимален, но при этом резко возрастает число витков в индукторе, что приводит к увеличению габаритов индуктора.