Математическое моделирование процесса экструзии псевдопластичных сред на одночервячных машинах на примере резиновой смеси

• Автор: Буртелов, Лев Вадимович
• Шифр специальности: 05.17.08, 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 236 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ

1.1. Характеристика объекта исследования.

1.2. Краткая историческая справка

1.3. Математическое моделирование напорной зоны

1.4. Математическое моделирование зоны питания.

1.5. Математическое моделирование течения перерабатываемого материала в не полностью заполненном канале червяка

1.6. Математическое моделирование реологических свойств

резиновой смеси

1.7. Постановка задачи.

2. ПРИНЦИПИАЛЬНЬЕЕ ОТЛИЧИЯ ПРОЦЕССА ПЕРЕРАБОТКИ РЕЗИНОВОЙ СМЕСИ ОТ ПРОЦЕССА ПЕРЕРАБОТКИ РАСПЛАВА НА ОДНОЧЕРВЯЧНЫХ МАШИНАХ
2.1. Особенности процесса экструзии в червячных машинах
при полном заполнении расплавом канала червяка.
2.2. Особенности процесса экструзии резиновой смеси
в червячной машине.
2.3. Выводы
3. ВЫБОР РЕОЛОГИЧЕСКОГО УРАВНЕНИЯ ДЛЯ ОПИСАНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ КРИВОЙ ТЕЧЕНИЯ ПСЕВДОПЛАСТИЧНЫХ СРЕД.
3.1. Описание реологических свойств полимерного материала
кривыми течения и вязкости.
3.2.сОписание кривой течения реологическим уравнением
3.3. Оценка аппроксимирующей способности реологических моделей
псевдопластичных сред для описания кривых течения термопластов, каучуков, резиновых смесей
3.4. Выбор аппроксимирующего уравнения,
описывающего кривую течения.
3.5. Методы обработки кривых течения материалов
с псевдопластичными реологическими свойствами
3.6. Выводы
4. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ПЕРЕРАБОТКИ РЕЗИНОВОЙ СМЕСИ В НАПОРНОЙ ЗОНЕ
4.1. Математические модели производительности напорной зоны
4.2. Обобщенная математическая модель
производительности напорной зоны.
4.3. Расчет величины утечки резиновой смеси через зазор
между гребнем червяка и корпусом цилиндра
4.4. Мощность, потребляемая в напорной зоне
4.5. Оценка количества деформации, получаемого
резиновой смесью в напорной зоне.
4.6. Математическое моделирование процесса нагрева
резиновой смеси в напорной зоне
4.7. Математическая модель процесса переработки
резиновой смеси в напорной зоне
4.8. Выводы
5. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ
ПРОЦЕССОВ В ЗОНЕ ПИТАНИЯ И БУФЕРНОЙ ЗОНЕ.
5.1. Математические модели производительности зоны питания.
5.2. Математическая модель буферной зоны.
5.3. Выводы
ВЫВОДЫ.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ


Появление одночервячных машин холодного питания (МЧХ) подняли технологический процесс переработки резиновых смесей в изделия на новый уровень. Эти машины совмещают два процесса: переработки резиновой смеси на вальцах и собственно процесса экструзии. Как отмечается в [], «. МЧХ обеспечивают следующие преимущества: сокращается количество основного технологического оборудования; уменьшается потребность в производственной площади для установки и обслуживания оборудования; снижаются более чем на % капитальные вложения и затраты на обслуживание оборудования; улучшается качество шприцуемой продукции» и ряд других показателей. Однако необходимо отметить, что для возможности переработки резин с повышенной вязкостью, целый ряд червячных машин типа МЧХ имеют специальные пластицирующие зоны различных конструкций, например, типа МаШеАег, штифтового типа, эксцентричного типа и других типов. Длина рабочей нарезанной части червяка может достигать Э. Таким образом, качественные показатели и точность изготовляемого РТИ зависят от конструкции червяка, геометрических параметров нарезки его канала, рецептуры резиновой смеси, ее реологических свойств, выбора технологических параметров процесса ее переработки, уровня автоматизации технологического процесса и многих других факторов [, 8, 9, 0]. Сказать, что полученный таким образом технологический режим является оптимальным или близким к нему, нельзя. Кроме того, допустимая вариация параметров технологического процесса на производственном оборудовании возможна в ограниченном диапазоне, а исследование, например, влияния реологических свойств резиновой смеси на технологический процесс представляет большие трудности. Это связано с тем, что подготовить резиновую смесь с заданными наперед реологическими свойствами — практически не выполнимая задача. Другой путь анализа существующих и проектирования новых технологических режимов переработки резиновой смеси на червячной машине — это метод моделирования. В диссертационной работе для исследования процесса переработки резиновых смесей на одночервячных машинах используется метод математического моделирования. Его основы и методика разработки математических моделей изложены в многочисленных публикациях, в частности, в [2,, , ]. Применение этого метода с последующей проверкой полученных результатов непосредственно на технологическом оборудовании или лабораторной установке является более информативным и эффективным. Это связано с тем, что он позволяет существенно сократить число натурных экспериментов и требует меньших материальных затрат и времени на проведение математического эксперимента. Кроме того, он позволяет, например, провести предварительно анализ, синтез системы автоматического управления технологическим процессом переработки резиновой смеси на червячной машине, а также проверить эффективность системы до работы машины. Проводить разработку технологических процессов для новых резиновых смесей. Количественно оценить зависимость процесса переработки от технологических факторов. Определить параметры технологического процесса, которые необходимо изменить с целью его оптимизации. Прогнозировать эффект внедрения тех или иных технологических мероприятий по улучшению процесса переработки резиновых смесей на одночервячных машинах. Проводить анализ эффективности переработки резиновых смесей на существующих конструкциях червяков. Проводить расчет геометрических параметров нарезки червяка с целью ее оптимизации. Создать математическую базу для разработки автоматизированной системы управления червячной машиной. Конечным результатом математического моделирования технологического процесса переработки резиновых смесей в РТИ является получение рекомендаций по повышению качества изделий. Обоснование целесообразности и эффективности применения метода математического моделирования процессов экструзии приводится в работах [, 5]. Первые червячные машины имели длину 3- и обладали простой геометрией нарезки канала червяка. На таких машинах перерабатывалась подогретая на вальцах резиновая смесь.