IX Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2017

На предприятии Волжский научно-технический комплекс (филиал) ВолгГТУ изготавливают цилиндрические резиновые шнуры. Резиновые шнуры — это резинотехнические изделия, которые имеют относительно маленький диаметр (приблизительно от трех до сорока миллиметров), большую длину и широко применяются в промышленности.

Анализ современного состояния проблемы показывает, что изучение процесса вулканизации резинотехнических изделий является предметом многочисленных исследований, но нуждается в дальнейшей разработке. Для того чтобы продолжить разработку этой темы необходимо использовать методы математического моделирования, т.е. необходимо построить математическую модель процесса прогрева и вулканизации резинотехнических изделий в котлах. Современные условия требуют использование при моделировании процессов резинотехнической промышленности ЭВМ. Для этого предлагается использовать численные методы, заложенные в программных пакетах FlowVision и MathCad.

В общем случае математическая модель включает: нестационарные уравнения сохранения энергии и диффузии, дополненные начальными и граничными условиями. Практическое использование такой математической модели представляется трудноразрешимой задачей, поэтому используется ряд физически оправданных допущений. Рассматриваем только одно изделие из всего количества находящихся на поддоне т.к. распределение температур и степень вулканизации одинакова во всех изделиях по причине одинаковых условий. Учитываем только радиальную теплопроводность и пренебрегаем продольной теплопроводностью т.е. шнур рассматриваем как бесконечный цилиндр. Внутренние источники тепла отсутствуют. Теплофизические свойства материала изделия постоянны.

Принимая во внимание выше приведенные допущения, получаем уравнения, описывающие изменение температуры и степени вулканизации в изделии. Уравнение теплопроводности Фурье-Кирхгофа ,с учетом условия отсутствия продольного теплового потока. Эквивалентное время _Э вулканизации для произвольного температурно-временного режима Т() определяем из интеграла . Относительный динамический модуль сдвига М определяем из графика.

Решение выше представленной модели получено численными методами, реализованными в программах FlowVision и MathCad. С их помощью по математической модели рассчитали профили температур и относительного модуля сдвига в сечение изделия.

Используя модель, было проведено исследование влияния температуры нагревающего пара на процесс прогрева и вулканизации. В ходе исследования температура пара менялась ступенчато от 100 С и 200 С до Т_В с продолжительностью ступени 100 с, 250 с и 500 с. Как видно из результатов расчета ступенчатый режим нагрева, при котором сначала подают пар с температурой 100 С в течение _С=100 с., 250 с. и 500 с. а после с температурой 143 С до окончания вулканизации приводит к тому что прогрев изделия и процесс вулканизации по всему сечению происходит медленнее и равномернее. Это приводит к увеличению времени вулканизации в котле с последующей довулканизацией при охлаждении соответственно на 1 мин., 2 мин. и 4 мин. Потеря времени на прогрев и вулканизацию изделия позволяет снизить температурную нагрузку на внешние слои. Что в свою очередь позволяет получить изделия с более равномерной степенью вулканизации по сечению, а, следовательно, с более однородными по сечению механическими свойствами.

В результате исследования были изучены и проанализированы различные литературные источники по исследуемой проблеме и представлена математическая модель процесса вулканизации резинового шнура и проведен ряд расчетов, для установления влияния температурного режима на процесс прогрева и вулканизации резинового изделия с целью выбора наиболее оптимального в плане временных затрат и качества вулканизата изделия.

Код для цитирования: Скопировать