Научная статья на тему 'Нанесение клея валичным способом на поверхность рулонных материалов'

Нанесение клея валичным способом на поверхность рулонных материалов Текст научной статьи по специальности «Швейная промышленность»

CC BY
924
121
Поделиться
Ключевые слова
МНОГОСЛОЙНЫЕ МАТЕРИАЛЫ / КЛЕЙ / КЛЕЕНАМАЗНОЙ ВАЛИК / ПЛОСКАЯ ПОВЕРХНОСТЬ / ФОРМИРОВАНИЕ КЛЕЕВОЙ ПЛЕНКИ / ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЕ УРАВНЕНИЯ ЭЙЛЕРА / ДАВЛЕНИЕ / ЗОНА КОНТАКТА / EULER''S DIFFERENTIAL EQUATIONS

Аннотация научной статьи по легкой промышленности, автор научной работы — Кулаженко Елена Леонидовна, Ольшанский Валерий Иосифович

Выполнен комплексный анализ взаимодействия клея с материалом основы при валичном способе нанесения. Определены основные кинематические и конструктивные параметры клеенамазного устройства, учитывающие физические свойства клея в условиях ламинарного режима движения капельных жидкостей.

Похожие темы научных работ по легкой промышленности , автор научной работы — Кулаженко Елена Леонидовна, Ольшанский Валерий Иосифович,

DRAWING GLUING THE PLATEN ON THE SURFACE OF ROLLED MATERIALS

The complex analysis of interaction of glue with a basis material is made at a way of drawing by the platen. The cores kinematic and the design data of the smearing device considering physical properties of glue in the conditions of a laminar mode of movement of drop liquids are defined.

Не можете найти то что вам нужно? Попробуйте наш сервис подбора литературы.

Текст научной работы на тему «Нанесение клея валичным способом на поверхность рулонных материалов»

УДК 687.1.072

НАНЕСЕНИЕ КЛЕЯ ВАЛИЧНЫМ СПОСОБОМ НА ПОВЕРХНОСТЬ

РУЛОННЫХ МАТЕРИАЛОВ

1 2 E.JI. Кулаженко , В.И. Ольшанский

Витебский государственный технологический университет

РБ г. Витебск, Московский пр-т, 72

Аннотация - Выполнен комплексный анализ взаимодействия клея с материалом основы при валичном способе нанесения. Определены основные кинематические и конструктивные параметры клеенамазного устройства, учитывающие физические свойства клея в условиях ламинарного режима движения капельных жидкостей.

Ключевые слова: многослойные материалы; клей; клеенамазной валик; плоская поверхность; формирование клеевой пленки; дифференциальные уравнения Эйлера; давление; зона контакта.

DRAWING GLUING THE PLATEN ON THE SURFACE OF ROLLED

MATERIALS

E.L.Kulazhenko, V.I.Olshanskij Vitebsk state technological university, РБ Vitebsk, the Moscow avenue, 72

Summary - The complex analysis of interaction of glue with a basis material is made at a way of drawing by the platen. The cores kinematic and the design data of the smearing device considering physical properties of glue in the conditions of a laminar mode of movement of drop liquids are defined.

Keywords: multilayered materials; glue; the platen; a flat surface; formation of a glutinous film; Euler's differential equations; pressure; a contact zone.

Одним из этапов технологического процесса производства рулонных многослойных материалов с различным покрытием (например - волокнистого материала) является нанесение связующего состава на поверхность основы для закрепления волокнистых частиц. Поэтому при проектировании клеевого узла с целью получения определенной толщины клеевой пленки необходимо установить его основные параметры, а именно радиус и скорость вращения клеенамазного валика, давление валика на клеевой слой в зоне контакта с основой.

Рассмотрим схему нанесения клея на плоскую поверхность материала основы непрерывно вращающимися валиками (рис.1).

Обозначим глубину погружения клеенамазного валика в резервуар с клеем h; уровень клея в резервуаре H. Клее-намазной валик и верхний транспортирующий валик имеют одинаковые радиусы R1=R2=R, ширину в и вращаются с одинаковыми угловыми скоростями

Не можете найти то что вам нужно? Попробуйте наш сервис подбора литературы.

W1 = W2.

При исследовании процесса нанесения клея примем следующие допущения и условия:

- движение основы и нанесенного клеевого слоя являются плоскопараллельным;

- движение основы, валиков и клеевого слоя установившееся;

Ґ’W, /Я, J 6

5 \ VI VQ Vap

4 //? V Ч "вал

Рисунок 1. Схема нанесения клея валиками: 1 - резервуар с клеем, 2 - клей, 3 - клеенамазной валик, 4 - слой наносимого клея, 5 - основа, 6 - верхний транспортирующий валик

- клей рассматривается как вязкая ньютоновская жидкость;

- для предотвращения проскальзывания линейная скорость основы Утр и валиков Увал равны между собой;

- уровень клея Н и глубина погружения клеенамазного валика к не изменяются.

Исходя из принятых обозначений и расчетной схемы, угол контакта клеенамазного валика с клеем равен

— = агссоз(1 - —). 2 Я

(1)

Зависимость величины угла контакта клеенамазного валика с клеем от величины погружения представлена на рисунке 2.

Не можете найти то что вам нужно? Попробуйте наш сервис подбора литературы.

Рисунок 2. Зависимость угла контакта от величины погружения

Длина дуги контакта валика с клеем, определяется из отношения:

}иАВ = 2К агссов(1 - • (2)

К

Определим величину радиуса кле-енамазного валика из условия ламинарного режима движения вязкой жидкости из условия, что критерий Рейнольдса - Яе для поверхностей, отличающихся от круглого сечения равен Яе =580 [1, с.148].

Критерий Рейнольдса определяется по известной в механике жидкости и газа формуле:

Яе

(3)

где V - кинематическая вязкость клея, м2/с; V — линейная скорость клеенамазного валика, м/с, V = ( вал = ; ¿1, - экви-

валентный диаметр, м, = 4і?ГИДр , или

Ьав

ский радиус, м,

Я

гидравличе-

/

Не можете найти то что вам нужно? Попробуйте наш сервис подбора литературы.

гидр

или

р

й™™ = ——• у_ площадь нанесе-

тидр

Щ'иАВ +6)

НИЯ клея, М2, / = 1\^АВв '■> Р ~ смоченный

клеем периметр, м, Р = 20^АВ + 6) • Тогда,

Яе = 2У1иЛБв

(4)

(ЬЛБ+ в)у

Длина дуги контакта

_ Яе V в

1^ЛБ~^-------— (5)

2Кв- ЯеУ

Не можете найти то что вам нужно? Попробуйте наш сервис подбора литературы.

Учитывая соотношение (2), полу-

чим

к

2Я агеео8(1- —) =

Яеу в

2Кв- Яеу

. (6)

При максимальном погружении валика в резервуар, т.е. к=Я, получим для реального технологического процесса изготовления многослойных материалов с использованием текстильных отходов. Принимаем (по данным предприятия -изготовителя) е=0,5м, У=2м!с, у=1210"

4 2, м /с.

Я =

Яеу в

п(2Ув -Кеу) 580-12-10 4 -0,5

= 0,0849,

(2-2-0,5-580-12-10 4)3,14 м. (7)

Следовательно, диаметр клеенамазного валика О — 2К « 170 мм. Угловая скорость клеенамазного валика Ж, определяется из условия Утр = Уеал :

Не можете найти то что вам нужно? Попробуйте наш сервис подбора литературы.

2Ут 2-2 ,

■23,5, с1. (8)

Ж =

тр

£> 0.17

Движение клея в зазоре между клеенамазным валиком и основой имеет ламинарный характер для чисел Рейнольдса, определяемых неравенством [2, с. 190].

Яе<30 (9)

где к1 - толщина клеевой пленки, м.

Нанесение клея валичным способом на поверхность рулонных материалов

, D-900 0.17-900

h >-----—->--------- —>0.46-10 , м.

Re2 5802

Для практических расчетов принимаем hx = 0.5 • 1СГ3 м или /Zj = 0.5 мм.

Клеенамазной валик, равномерно вращаясь в вязкой среде, испытывает сопротивление, обусловленное вязким жидкостным трением. Сила жидкостного трения Т определяется по известной формуле

* * d\

Не можете найти то что вам нужно? Попробуйте наш сервис подбора литературы.

Т = -jU S

" (10)

dh

где л - динамическая вязкость клея, Па с, л ~ 1,5; £ - площадь трущихся слоев жидкости, м2; ёУ/ёк - градиент скорости, с-1.

Для ламинарного режима движения жидкости градиент скорости ёУ/ёк можно заменить отношением У/к1, тогда

Г* 0 * Т

- -¡л Ъ —

Их ■ (И) Площадь трущихся слоев жидкости можно определить, зная длину дуги

контакта ^лв и известной ширине валика

вк-

- 2агсс(К(|

. (12)

При максимальной дуге контакта Ьлв - ^ площадь равна

S = TiRe,.

(13)

Не можете найти то что вам нужно? Попробуйте наш сервис подбора литературы.

После подстановки в формулу по-

лучим

Т = -// nReh

V

будет равен

^ . (14)

Момент силы жидкостного трения

Mmp = -TR = -fl nR2eh

V

^ . (15)

Необходимый крутящий момент

Мкр должен быть ^гр ~^»’Р .

С учетом потерь на работу сил трения, фактический крутящий момент на клеенамазном валике Мкр ф равен

Мкрф > -

/и 7TR 6 КУ hfl

Не можете найти то что вам нужно? Попробуйте наш сервис подбора литературы.

(16)

Необходимая мощность определяется по условию Ыф= Мкр ф W, Вт.

Определим закон распределения давления валика на клеевой слой в зоне контакта с основой. Считаем, что вся масса жидкости движется с линейной скоростью, равной скорости транспортирования основы и относительного сдвига частиц клея не происходит. Такое движение клея можно рассматривать как относительное равновесие, для которого справедливо уравнение равновесия капельной жидкости Эйлера [1, с.49]

с!Р = р(Хс]х+¥ф+2Нг), (10) где ёР - дифференциал давления, н/м ; р - плотность, кг/м3; Х,У,2 - единичные массовые силы в проекциях на координатные оси.

На рисунке 3 представлена расчетная схема процесса в плоской координатной системе.

Рисунок 3. Расчетная схема процесса нанесения клея

В проекции на координатные оси единичные массовые силы равны

' ^2;

Z = W 2 R-g

y dV

X = -ц---------.

dzh\p

Y = 0

(11)

Тогда дифференциальное уравнение (10) примет вид

Не можете найти то что вам нужно? Попробуйте наш сервис подбора литературы.

dP = p

(W2R - g)dz - ц, dV dx

ОгЦр (12)

В виду малой толщины клеевого слоя, градиент скорости по толщине

можно

/0.2 V/ \, тогда:

заменить отношением

dP-p

і V

(W R-g)dz-|і—dx

hlP

; (13)

? V

Р = р]¥1Ш11-у111-^—X, (14)

К

Не можете найти то что вам нужно? Попробуйте наш сервис подбора литературы.

где у = - удельный вес клея, н/м ; ц -

динамическая вязкость клея, Па с, ц«1.5.

Максимальное давление на клеевой слой Ртах будет в зоне контакта клеена-мазного валика с клеем при х=0. Тогда

РтЯх = Р^2Щ-уЬ1 (15)

Рисунок 4. Зависимость давления валиков от координаты х

Минимальное давление Ртт=0 происходит на некотором расстоянии х0 определяемом из условия:

? V

ррг Щ-Ц—^х0 =0; (16)

х0

ч

(Ж2КрИ1 -у/^)/^

(IV

м

(17)

х0 =

Не можете найти то что вам нужно? Попробуйте наш сервис подбора литературы.

0.0005(23.52 -0.0849-1000-9800) 1.5-2

= 1.5-10-6, м.

Численное значение максимального давления на клеевой слой в зоне контакта клеенамазного валика с клеем при х=0 рассчитанное по формуле (15) равно

18,5 Па; минимального - при х0 =1.5-10"б,л/ -0,5 Па.

Полученная теоретически зависимость давления валиков от координаты х согласно формулы 14 представлена на рисунке 4. Она построена с помощью программы Мар1е 9.5 при заданных показателях: р=1000 кг/м, Ж= 23,5 с-1, Я=0,0849 м, к1 =0,0005 м, у=9800 Н/м3, р=1,5Пас, У=2 м/с.

Из графика видно, что при увеличении расстояния от точки соприкосновения клеенамазного валика с поверхностью основы давление на клеевой слой уменьшается.

Выводы.

Выполнен комплексный анализ взаимодействия клея с материалом основы при валичном способе нанесения. Установлена зависимость длины зоны контакта валиков с конструктивными параметрами клеенамазного устройства. Определены основные кинематические и конструктивные параметры клеенамазно-го устройства, учитывающие физические свойства клея в условиях ламинарного режима движения капельных жидкостей. Для установившегося режима движения жидкости решены дифференциальные уравнения Эйлера, определены значения давления и зоны контакта, соответствующие качественному процессу формирования клеевой пленки. Полученные на базе теоретических исследований результаты хорошо согласуются с параметрами устройств для нанесения клея валичным способом, установленных на промышленных предприятиях.

Литература

1. Калекин, А. А. Гидравлика и гидравлические машины: учебное пособие для студентов вузов / А. А. Калекин.- Москва : Мир, 2005. - 512с.

2. Бутаев, Д. А. Сборник задач по машиностроительной гидравлике / Д. А. Бутаев, З. А. Калмыкова, Л. Г. Подвидз [и др.].- Москва : Машиностроение, 1972. - 472с.

координата х,м

1 Кулаженко Елена Леонидовна - к.т.н., доцент, доцент кафедры Конструирование и технология

одежды Витебского государственного технологического университета, тел. 297186603,

сйепаки126(а)тт1. ги;

Не можете найти то что вам нужно? Попробуйте наш сервис подбора литературы.

Ольшанский Валерий Иосифович - к.т.н., профессор, заведующий кафедрой «Технология и обо-

рудование машиностроительного производства», тел. 297186603, alenakul26@mail.ru.