CC BY
14
5. Палаш В.М. Дослщження впливу режиму електродугового зварювання на будову зони сплавления срих чавунв / В.М. Палаш, А.Р. Дзюбик, Т.Р. Ступницький // Вюник Надiонального ун1верситету "Льв1вська полггехнжа". - Сер.: Оптимiзадiя виробничих продеов i техтчний контроль у машинобудуванн та приладобудуваннi. - Львш : Вид-во НУ "Львiвська шштехнжа". -2008. - № 613. - С. 178-182.
Палаш В.Н., Дзюбик А.Р., Палаш Р.В. Исследование свариваемости чугунов при их дуговой наплавке сталью в газовой смеси СО2+ О2
Рассмотрены возможности повышения технологической прочности чугунных элементов, наплавленных стальной проволокой в защитной газовой среде кислорода и углекислого газа без использования дополнительного подогрева. Исследованы возможные варианты влияния на свойства, размеры и химический состав участка "выбеливания" зоны термического влияния. Рассмотрен эффект от изменения диаметра электродной проволоки, количества и формы графитовых включений и пр. Подбор способа наплавки, размера отдельных валиков и их перекрытия, моделирование содержания основного металла в швах и регулирование погонной энергии помогли развить пути снижения содержания углерода в наплавленном шаре.
Ключевые слова: чугуны, сварка, стальная проволока, участок выбеливания, параметры режима сварки, газовая смесь.
Palash V.N., DzyubikA.R., Palash R.V. The Weldability Research of Cast Irons during Their Arc Welding with Steel in the Gas Mixture CO2 + O2
The possibilities of increasing technological strength cast iron elements, by deposition with low carbon steel wire in protective gas mixture of oxygen and carbon dioxide without the use of additional heating is considered. The possible variants of impact on the properties, size and chemical composition of the 'whitening' area in the heat affected zone are investigated. The effect of changing the electrode wire diameter, the amount and form of graphite inclusions and others are examined. Selection of surfacing method, size of individual platens and their overlap degree, modeling base metal proportion in joints and regulation of energy per unit length allowed developing approaches to reduce the carbon content in the deposited layer.
Keywords: cast iron, welding, steel wire, whitening section, the parameters of welding, gas mixture.
УДК 629.114.3 Доц. Р.В. Зтько, канд. техн. наук; доц. О.Р. Серюз,
канд. техн. наук; студ. А.Ю. Варфоломш - НУ '^beiechm полтехшка"
РОЗРАХУНОК УСАДКИ ПОЛ1МЕРНО1 ПЛ1ВКИ ПРИ КАЛАНДРУВАНН1
Шд час каландрування пол]мерно'1 пл1вки характер умов перебпу процесу, швид-юсть i глибина його перебпу можуть значно змшюватися. Отримаш формули розподшу швидкостей руху матерiалу i тиску в мiжвалковому зазорi каландра, а також питомо'1 сили тертя на поверхш валка. Розрахунковi формули дали змогу побудувати графiчнi залежност взаемозв'язку розподшу швидкостей руху матерiалу, тиску в мiжвалковому зазорi каландра, питомо'1 сили тертя на поверхш валка вщ рiзних конструктивних пара-метрiв каландра. Ц залежност мають нелшшних характер, що важливо враховувати при розрахунку елеменпв каландра.
Ключовi слова: каландр, конструктивы параметри.
Вступ. На цей час процес виробництва пол1мерних плшок на каландро-вих лш1ях - це багатоасортиментне гнучке виробництво, що стр1мко розви-ваеться. З появою нових рецептур каландроваш пл1вки отримують застосування в нових галузях, таких як харчова, медична, легка промисловосп. У зв'язку з цим вимоги до якосп пол1мерно! пл1вки стають бшьш жорсткшими. Тому на
цей момент важливим стае завдання створення на каландровому виробнищга тако1 системи управлшня якiстю продукцп, яка вiдповiдатиме дедалi зроста-ючим сучасним вимогам.
Анамз стану проблеми. Достатньо широке коло завдань: наг^вання i охолоджування, структурш i фазовi змiни в матерiалах, процеси орiентацií та релаксацп, формування i надання певно1 форми, ^ нарешп, виникнення рiзного роду напруги, що приводить до усадкових явищ i спотворення форми готового виробу розглянуто в роботах [1-6].
Аналiз комплексу фiзико-хiмiчних процесiв дае змогу отримати вироби не тiльки певно!' форми, але i вiдповiдних характеристик [3-5]. Для отримання таких характеристик важливими е процеси власне деформацц (формозмiни) у широкому дiапазонi температур [6], виникнення рiзного роду напруги i пов'яза-них з ними усадкових явищ [7].
Проте при процес каландрування характер умов переб^у, !'х швидкiсть i глибина переб^у можуть значно змiнюватися. Тому е потреба 'х поглибленого розгляду та аналiзу пiд час проектування нового устаткування. Аналiзуючи ти-пи полшерних плiвок, можна зробити висновок щодо низько! ефективностi тонких полшерних пл1вок, оскшьки постае проблема мщносп пл1вок. Одним з можливих шляхш вирiшення проблеми е виведення р1внянь розрахунку тиску в мiжвалковому зазорi каландра для створення максимально можливо! мш1маль-но! товщини пол1мерно1 пл1вки [8].
Мета роботи. При створенш нових конструкцiй каландрiв необхщно знати характеристики перебiгу процесiв у мiжвалковому зазорi валкiв каландра, зокрема тиску i формування товщини тонко! полiмерноí пл1вки.
Основний матерiал. При створенш нових видiв плiвок дощльно корис-туватися комп'ютерними розрахунками, що дае змогу ощадливо використовува-ти власнi ресурси i час. Разом з тим, для проведения комп'ютерних експеримен-тiв потрiбнi математичнi моделi роботи каландра, необхщного та достатнього р1вня якостi, на якому проводитимуться розрахунки. Широке застосування зна-ходить каландрування, наприклад, для отримання лшолеуму з високонаповне-них композицiй на основi полiвiнiлхлориду.
Для аналiзу процесу течií пол1меру в зазорi мiж валками приймемо таю припущення [7, 9]:
1) перероблюваний матерiал не стискуемо;
2) розмiри i коловi швидкостi валкiв однаковi (коефiцiент фрикци дорiвнюе 1);
3) величина зазору значно менша вщ радiуса валкiв;
4) тепловид1ленням у процеС каландрування нехтуемо.
Схему процесу каландрування представлено на рис. 1.
Розплав полiмеру, що знаходиться бшя входу в зазор, прилипае до обер-таючих поверхнi валюв i захоплюеться ними в зазор. Поперечний перетин мiж-валкового зазору (по координата х) змшно i може бути описано такою залежнк-тю [9, 10]:
де: Я - радiус валка, м; Ь0 - мiжвалковий зазор, м; х - поточне значення попе-речно1 координати.
(1)
Для дослщження pозподiлy швидкостей i тиску в зaзоpi скоpис-тaeмося дифеpенцiaльним piвнянням
pyxy в'язко'1 нестисливо'1 piдини [10] :
— = h— (2)
dx dy 2
де: Р - тиск y мaтеpiaлi, МШ; в -швидкiсть pyxy мaтеpiaлy в шapax, м/с; n - ефективта в,язкiсть pозплaвy, Пaс; x, y - кооpдинaти.
З умови пpилипaння мaтеpiaлy до повеpxнi вэлюв швидкiсть pyxy мa-теpiaлy в шapi, який пpилягae до по-веpxнi вaлкa, доpiвнюe швидкостi pyxy повеpxнi вaлкiв V (м/с). Ha пiдстaвi цього гpaничнi умови по кооpдинaтi y Рис. 1. Схема процесу каландрування будуть мaти тaкий вигляд:
Jy=±h = V (3)
Тиск у мaтеpiaлi бшя вxодy в зaзоp (кооpдинaтa хН) i Ha виxодi з зaзоpy (кооpдинaтa хк) доpiвнюe aтмосфеpномy, тобто TpaH^m умови по кооpдинaтi x будуть мaти вигляд:
P| х = хн= 0 i P| х = Xk = 0 (4)
Симетpичнiсть пpоцесy по кооpдинaтi у вpaxовye yмовa:
dJ/dy|y = о= 0 (5)
Зaпишемо piвняння (2) у виглядi:
d 2в = 1 dp dy 2 h dx
(б)
i пpоiнтегpyeмо його по у:
d в 1 dP
у+C1.
dy h dx
(V)
Постiйнy iнтегpyвaння С1 зтайдемо, скоpистaвшись умовою симетpич-ностi (5), з якого випливae, що С1 = 0.
Подaльше iнтегpyвaння тоизводить piвняння (V) до тaкого вигляду:
y2 dP
J = ^—~ y + C2. 2h dx
Беpyчи до yвaги гpaничнi умови (3), зтайдемо постшну iнтегpyвaння 2:
C2 = V - * dP.
2h dx
Пiдстaвляючи виpaз (9) в piвняння (S), остaточно отpимaeмо piвняння, що описye pозподiл швидкостi потоку pозплaвy мaтеpiaлy в попеpечномy ^pe-piзi зaзоpy:
(S)
(9)
V2 - н2 аР
М = К - у——— (10)
2^ ах
Рiвияния (10) дае змогу знайти змiну граддента тиску ¿Р / ¿х i тиск Р у мiжвалковому зазорi. Для рДшення рДвняння (10) введемо безрозмiрну координату %:
<П)
Враховуючи, що товщина зазору мала, розкладемо в рДвнянш (1) квад-ратний корДнь у степеневий ряд Д обмежимося двома його членами:
Н » Н0 + 0,5х. (12)
0 Я
Перейшовши до безрозмДрною координатД використовуючи вираз (11),
2
(X2 = —,——; х2 = Х22ЯН0) Д пДдставивши ц в рДвняння (12), отримаемо, що геомет-у12ЯН0
рДя каналу описуеться залежнДстю
Н = Н0 + 0,5Х22ЯН° = Н0(1 + Х2). (13)
Я
ПотДк матерДалу д, що проходить через одиницю ширини зазору, може бути знайдений з рДвняння:
+н
д = | Му. (14)
-н
ПДдставимо (10) в (14) Д з урахуванням (13), отримаемо:
4 -Jн I 2Пу[2РН0 ¿Х)У У '
1нтегруючи вираз (15) отримаемо
аР = [2Я 3г]У (1+ Х2 - д /(2КН0))
¿X \ Н0 Н0 (1+ Х2)3
(16)
Умова екстремуму тиску (¿Р/а% = 0) буде виконуватися при двох значен-нях координат якД знайдемо з рДшення рДвняння:
[2Р 3^1 (1+ Х2 - д /(2КН0)) = . (17)
V Н0 Н0 (1+ Х2)3 ( )
з якого випливае, що виконання умови (17) можливе при
(1+ Х2 - д /(2Кю)) = 0
ЗвДдси отримаемо, що
^ = Х ^ = Х2 = +42к-1. (18)
При цьому координата ^^ вДдповДдае максимальному тиску Р = Ртах, а ^ збДгаеться з точкою, де матерДал вДдриваеться вДд одного з валкДв.
1нтегруючи рiвняння (16) з урахуванням (4) i (18), отримаемо залежнiсть розподшу тиску в мшвалковому зазорi каландра:
г2 с 52 о£2 £2
т = [^, X)+с(-к)], , X) = -(-2 - У -23У2 -1) + (1 - 352)®^-
4Ио (1 + -2)2
С(-к)
1+3-2
1+-К
-к - (1 - 3-К)аг^-к-
Розподш питомо1" сили тертя на поверхт валка:
)2--12
тг \П/п /-> \п
V \ (1 + 2п
)2+']'
(19)
(20)
Розподш швидкостей руху матерiалу (2) i тиску (1) в мiжвалковому зазо-рi каландра наведено на рис. 3. На епюрi швидкостей потоку матерiалу в зазорi (рис. 2) Видно появу вщповщно до рiвняння (10) зони закшчення, спрямовано" убiк, протилежний напрямку обертання валкiв. При цьому виникае зона цирку-ляцп або, як 11 називають, зона обертового запасу (рис. 3).
Незважаючи на те, що лiнГí потоку в зот циркуляцп замкнутi, матерiал у нш постiйно оновлюеться. Циркуляцш дае змогу гомогенiзувати матерiал i за-безпечити його рiвномiрний прогрiв.
Наявнiсть зони обертового запасу забезпечуе збшьшення ширини полотна при проходженнi його через зазор. На пiдставi виведених вище рiвнянь мож-ливий розрахунок енергетичних характеристик каландра, визначення розтрних зусиль i е важливою шформащею для проектування обладнання.
Рис. 2. Розподш швидкостей руху матер1алу (2) г тиску (1) у мЬжвалковому зазорЬ каландра
Рис. 3. Утворення зони обертового запасу
Розрахунковi формули (19) i (20) дозволили побудувати графiчнi залеж-ностi рiзних конструктивних параметрiв каландра (рис. 4-7). З побудованих гра-фiкiв видно, що щ залежностi мають нелiнiйних характер, що важливо врахову-вати при розрахунку елементiв каландра.
Висновки. Отримат розрахунковi формули дозволили побудувати гра-фiчнi залежностi рiзних конструктивних параметрiв каландра. Це дасть змогу 1х використовувати при конструюваннi нових машин i вдосконаленнi вже наяв-них.
п
Рис. 4. Залежшсть розподту тиску в мiжвалковому 3a3opi каландра eid величини робочого зазору h i товщини шару полiмеру в ачент завантаження hj
Рис. 5. Залежшсть розподту тиску в мiжвалковому зазорi каландра вiд величини робочого зазору h i радiусiв валтв R
Рис. 6. Залежшсть розподту питомоХ сили тертя на поверхш валка вiд величини робочого зазору h i бeзрозмiрноi координати £
Рис. 7. Залежшсть розподту швидкостi потоку розплаву матeрiалу в поперечному перерЫ зазору вiд швидкостiруху поверхн валтв V i товщини шару полiмeру в ачент завантаження hj
Л^ература
1. Кербер М.Л. Физические и химические процессы при переработке полимеров / М.Л. Кербер, А.М. Буканов, СИ. Вольфсон и др. - М. : Изд-во "Научные основы и технологии", 2013.
- 320 с.
2. Чанг Дей Хан. Реология в процессах переработки полимеров / Д.Х. Чанг. - Л. : Изд-во "Химия":1979. - 368 с.
3. Мэллой Р. Конструирование полимерных изделий для литья под давлением / Р. Мэллой.
- М. : Изд-во "Профессия", 2006. - 450 с.
4. Торнер Р.В. Основные процессы переработки полимеров / Р.В. Торнер. - Л. : Изд-во "Химия", 1972. - 456 с.
5. Торнер Р.В. Теоретические основы переработки полимеров (механика процессов) / Р.В. Торнер. - Л. : Изд-во "Химия", 1977. - 386 с.
6. Колерт К. Интенсификация процессов каландрования полимеров / К. Колерт, А.М. Воскресенский, В Н. Красовский. - Л. : Изд-во "Химия", 1991. - 224 с.
7. Чистякова Т.Б. Математическое моделирование процессов усадки / растяжения полимерной пленки для управления каландровой линии / Т.Б. Чистякова, А.Б. Авербух, К. Колерт // Химическая промышленность. - 2006. - № 10. - С. 488-507.
8. Крыжановский В.К. Производство изделий из полимерных материалов / В.К. Крыжанов-ский, М.Л. Кербер, В.В. Бурлов. - М. : Изд-во "Профессия", 2004. - 464 с.
9. Барабанов Н.Н. Математическое моделирование процессов химической технологии : учебн. пособ. / Н.Н. Барабанов, Ю.В. Шариков. - Владимир : Изд-во ВПИ, 1987. - 95 с.
10. Клинков А.С. Автоматизированное проектирование валковых машин для переработки полимерных материалов / А.С. Клинков, М.В. Соколов, В.И. Кочетов и др. - М. : Изд-во "Машиностроение", 2005. - 320 с.
Зинько Р.В., Серкиз О.Р., Варфоломий А.Ю. Расчет усадки полимерной пленки при каландровании
При каландровании полимерной пленки характер условий протекания процесса, скорость и глубина его протекания могут значительно изменяться. Получены формулы распределения скоростей движения материала и давления в междувалковом зазоре каландра, а также удельной силы трения на поверхности валка. Расчетные формулы позволили построить графические зависимости взаимосвязи распределения скоростей движения материала, давления в междувалковом зазоре каландра, удельной силы трения на поверхности валка от разных конструктивных параметров каландра. Эти зависимости имеют нелинейных характер, что важно учитывать при расчете элементов каландра.
Ключевые слова: каландр, конструктивные параметры.
Zin'ko R.V., Serkiz O.R., Varfolomiy A.Yu. The Calculation of Polymeric Tape Contraction at Mangling
At mangling of polymeric tape the character of terms of process flowing, speed and depth of its flowing can considerably change. The formulas of distributing of movement rate of material and pressure are got in the between rollers gap of mangling, and also specific force of friction on-the-spot of roller. Calculation formulas allowed to build graphic dependences of the interconnection distributing rates of material movement, pressure in the inner rollers gap of a colander, specific force of friction on-the-spot of roller from the different structural parameters of the colander. These dependences have nonlinear character that is important for consideration at the calculation of colander elements.
Keywords: colander, structural parameters, polymeric tape, mangling.
УДК 674.047 Доц. Я. Ф. Кулешник, канд. техн. наук - Львiвський ДУВС;
проф. В.Й. Лабай, д-р техн. наук - НУ "Львiвська полтехшка",
МЕТОДИКА ВИЗНАЧЕННЯ ВОЛОГООБМ1ННИХ КОЕФЩ1€НТ1В ПРОЦЕСУ СУШ1ННЯ
Описано методику визначення вологообмшних коефщенпв, що визначають характеристики процесу сушшня кашлярно-пористих коло1дних матерiалiв (на прикладi пиломатерiалiв) за результатами експериментальних дослав, як представлеш у вигля-дi кривих сушшня та кривих швидкост сушшня. Отримаш значення швидкост сушшня, коефщенпв сушшня, вологопровщност i вологовiддачi можна використати для ш-женерних розрахунюв тривалост сушшня та визначення масообмшних критернв, що описують фiзичнi явища процес]в сушшня деревини.
Ключовi слова: деревина, волопсть, кашлярно-порист коло'л'дш матерiали, воло-гопровщшсть, вологоввддача, коефщент сушшня, рiвноважна волопсть, швидюсть сушшня.
Вступ. Проблема сушiння вологих кашлярно-пористих коло1дних мате-рiалiв включае питания щодо перенесення тепла i маси (вологи) як у середиш
