Введение к работе
Актуальность темы.
Основной технологической схемой реализации процесса получе-іия длинномерных резинотехнических изделий является профилирова- . гие заготовки из резиновой смеси, непрерывная вулканизация, от-iop, упаковка и складирование. Получение заготовки осуществляет-:я методом экструаии, далее следует вулканизация в средах газообразного или жидкого теплоносителя, в поле СВЧ и т.д. На этой яадии процесса происходит доразогрев экструдируемой заготовки to необходимой температуры. В силу слабой теплопроводности рези-ювой смеси этот процесс достаточно длителен, что либо ограничи-5ает общуп производительность процесса, либо требует установки ромоздкого (по длине) оборудования и значительных капитальных їложений. Кроме того вулканизация в среде жидких теплоносителей (расплавах солей) экологически вредна и поэтому существует необ-(одиыость проведения специальных защитных технологических мероп-зиятий. Быстрого и равномерного разогрева удается достичь в поле ЗВЧ, однако, этот метод применим только для резиновых смесей на хзнове полярных каучуков. В результате ряда исследований было гокззано, что одним из наиболее перспективных направлений интен-зификации процессов разогрева полимерных материалов является их іереработка в условиях сложного сдвига, который реализуется в 'оловках к червячным машинам за счет вращения или вибрации эле-кентоа головок, а также наложением ультразвуковых колебаний на іерерабатьшаеммй материал в сдвиговом сечении. Интенсивная сдви--овая деформация в головке способствует снижению вязкости мате-зиала, обеспечивает дополнительную гомогенизацию расплава и его быстрый разогрев.
Вопросы деформирования полимерных материалов в условиях зложного сдвига рассматриваются в трудах М.Л.Фридмана, А.Н.Прочуняна, Г.В.Виноградова, А.В.Попова, н.В.Тябина. Однако в этих заботах отсутствует комплексный подход, учитывающий термодинамику и технологические особенности процесса, а также нелинейность звойств перерабатываемого материала. Поэтому при разработке но-зых конструкций и устройств, выбор параметров их работы в боль-пинстве случаев может основываться лишь на практических рекомен-
дациях, что не исключает преждевременной подвулканизации резиновой смеси. Для корректного же описания процесса течения необходимо учитывать двумерность винтового потока, . неизотермичность процесса, специфику области деформации и особенность граничных условий.
В связи с этим очевидна актуальность настоящей работы, посвященной разработке и созданию научно-обоснованной методики расчета технологических и конструктивных параметров головки, на основе описания динамики изменения поля температур, гидродинамических и энергосиловых характеристик течения резиновой смеси при экструзии с использованием диссипативНой головки и экспериментальной проверки адекватности разработанной математической модели и методики расчета реальному процессу.
Цель работы:
на основании теоретического и экспериментального исследования диссипативного разогрева резиновой смеси в экструэионной сдвиговой головке создание методики.расчета температурного распределения, гидродинамических и энергосиловых характеристик процесса и конструктивных параметров головки^
Научная новизна:
- математическая модель винтового течения аномально-вязкой жидкости в кольцевом канале сдвиговой головки при эткструаии с учетом неизотермичносги процесса;
-алгоритм и программа, позволяющие численно исследовать влияние технологических и конструктивных параметров процесса и оборудования на температуру экструдата, гидродинамические и энергосиловые характеристики;
-метод расчета оптимальных технологических параметров процесса экструзии и конструктивных размеров сдвиговой головки, обеспечивающих заданную степень разогрева материала при минимальной мощности привода головки.
Практическая ценность.
Проведенные экспериментальные и теоретические исследования процесса позволили создать методику расчета и проектирования оптимальных параметров процесса и оборудования для произі чства длинномерных резинотехнических изделий методом экструзии с использованием диссипагивной головки.
Разработана оригинальная конструкция головки, позволяющая
расширить технологические возможности профилирования РТИ за счет предотвращения проскальзывания материала и срыва его с поверхности цилиндра головки. Конструкция (защищена авторским свидетельством 153Г7559. Разработана конструкция диссипативной головки для производства сложнопрофильных изделий, позволяющая увеличить скорость экструзии в 1,5-2 раза при улучшении качества поверхности получаемого экструдата. Головка внедрена на опытном производстве УНИКТИ "ДИНГЭМ" (г.Днепропетровск). Методика расчета диссипативной головки к червячной машине использована при проектировании червячно-валкового агрегата на Костромском машиностроительном заводе им. Красина.
Автор защищает:
-математическую модель винтового течения аномально-вяакой жидкости в кольцевом канале диссипативной головки при экструзии с учетом кеизотермкчкости процесса;
-метод расчета гидродинамических и энергосиловьк параметров течения аномально-вязкой жидкости в цилиндрическом кольцевом канале головки;
-метод расчета оптимальных технологических и конструктивных параметров процесса и оборудования для разогрева экструдируемой резиновой смеси с применением диссипативной головки;
-результаты численного расчета температуры перерабатываемого материала, давления в головке и мощности привода головки;
-методику, и.результаты экспериментального исследования влияния конструктивных и технологических параметров процесса на степень разогрева экструдата, давление в головке, мощность, потребляемую приводом головки.
Апробация работы.
Отдельные результаты диссертационной работы докладывались на научно-технических конференциях "Современное оборудование и процессы переработки полимерных материалов" (Киев 1988г.), "Реология и оптимизация процессов переработки полимеров" (Ижевск, 1989г.), "Реология и оптимизация процессов переработки полимерных материалов давлением" (Пермь 1990г.)
Публикации.
По теме диссертации, опубликовано 8 статей, получено 1 авторское свидетельство СССР на изобретение.
Обгеи работы. Основное содержание диссертационной работы изложено на 138 страницах машинописного текста и состоит из введения, четырех глав, выводов, списка литературы и приложений. Список литературы включает 119 наименований работ отечественных и зарубежных авторов.
