CC BY
12СИНТЕЗ СИСТЕМЫ СТАБИЛИЗАЦИИ ДАВЛЕНИЯ РАСПЛАВА ПОЛИМЕРА В ЗОНЕ ДОЗИРОВАНИЯ ОДНОЧЕРВЯЧНОГО ЭКСТРУДЕРА1
В.Н. Митрошин
Самарский государственный технический университет 443100, Самара, ул. Молодогвардейская, 244
Синтезирована система стабилизации давления расплава полимера в зоне дозирования одночервячного экструдера с учётом реальных возмущений - при пульсирующем градиенте давления, позволяющая гарантировать обеспечение требуемого качества кабеля как канала связи с учетом его полосы пропускания.
Ключевые слова: производство кабелей, автоматизация, давление расплава
При наложении кабельной изоляции на одночервячном экструдере всегда имеет место пульсирующий градиент давления расплава полимера в зоне дозирования экструдера, вызванный вращением шнека, что и обуславливает гармонические изменения мгновенной объемной производительности экструдера и, соответственно, периодические неоднородности диаметра изоляции кабельной заготовки [1,2]. Пространственный период таких неоднородностей составляет величины порядка 10 см. И как показано в [3], они принципиально не могут быть отработаны стандартными системами стабилизации диаметра накладываемой изоляции. Поэтому пульсирующий градиент давления должен рассматриваться в качестве возмущающего воздействия в системе стабилизации давления расплава полимера в зоне дозирования экструдера и его влияние на формируемый параметр качества операции изолирования -неоднородность диаметра изоляции должно быть максимально уменьшено. Все вышесказанное особенно актуально при изготовлении высокочастотных кабелей, имеющих полосу пропускания порядка сотен МГц и выше, в частности - LAN-кабелей с полосой пропускания до 1 ГГц.
В [4] показано, что максимальная частота передаваемого по кабелю электрического сигнала (верхняя частота рабочего диапазона кабеля) /в определяет максимальную частоту взаимодействующих с ним пространственных неоднородностей первичных параметров кабеля g тах и, соответственно, их минимальный пространственный период Ькт;п , которые должны быть устранены системой регулирования.
В соответствии с предложенной в [3] методикой определения характеристик гармонических возмущающих воздействий синтезирована система стабилизации давления расплава полимера в зоне дозирования одночервячного экструдера с учётом реальных возмущений, позволяющая гарантировать обеспечение требуемого качества кабеля как канала связи с учетом его полосы пропускания.
1 Работа выполнена при поддержке грантов РФФИ (проекты 09-08-00297-а, 11-08-01171-а); АВЦП “Развитие научного потенциала высшей школы” (проект №2.1.2/4236) и ФЦП “Научные и научно-педагогические кадры инновационной России на 2009-2013 г.г.” (госкон-тракт № П231 от 23 июня 2009 г.)
Владимир Николаевич Митрошин- д.т.н., зав. кафедрой “Автоматика и управление в технических системах ".
Анализ системы стабилизации давления расплава полимера в зоне дозирования одночервячного экструдера при наложении кабельной изоляции осуществлен с использованием пакета Ма11аЬ/81ти11пк.
Модель системы стабилизации давления в зоне дозирования одночервячного экструдера МЕ-90 фирмы МаШеАег с учетом пульсирующего градиента давления расплава полимера, параметры которого определялись экспериментально в соответствии с методикой, описанной в [3], представлена на рис. 1.
Gainl
Рис. 1 Модель системы стабилизации давления расплава полимера в зоне дозирования одночервячного экструдера в Matlab/Simulink
На рис.2 приведены результаты анализа системы стабилизации давления расплава полимера при отработке гармонического возмущающего воздействия с параметрами, определенными экспериментальным путем.
Рис. 2 Эффективность системы стабилизации давления расплава полимера в зоне дозирования одночервячного экструдера: 1 - возмущающее воздействие; 2 - пульсации давления на
выходе системы стабилизации.
Параметры гармонического возмущающего воздействия определены экспериментально для установившегося режима работы экструдера: скорость вращения шнека экструдера - 24 об/мин; амплитуда колебаний давления расплава полимера
составила £ ~ 0,05 • 106Па . Так как частота колебаний давления расплава полимера в зоне дозирования экструдера напрямую зависит от частоты вращения шнека, она равна соответственно 2,51 рад/с.
Из рис.2 видно, что эффективность синтезированной системы стабилизации давления расплава полимера при отработке гармонического возмущающего воздействия очень высока. Амплитуда пульсаций давления на выходе системы стабилизации уменьшилась практически в пять раз. Это приводит к существенному уменьшению гармонических изменений мгновенной объемной производительности экструдера и, соответственно, к значительному уменьшению периодических неоднородностей диаметра изоляции кабельной заготовки.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Ыаппоу S., Steller R. Eгfassung deг Sohme1zestгбmung т Extгusionsdйzen Ье1 риЫегеМет Dгuckdгadienten. - Р^е иМ Каи^сИик, 1985, Bd. 32, № 9, s. 346 - 349.
2. Митрошин В.Н., Митрошин Ю.В. Автоматизация процесса наложения изоляции при непрерывном производстве проводных кабелей связи // Информационные, измерительные и управляющие системы (ИИУС-2010). Материалы Международной научно-технической конференции (Самара, 17-21 мая 2010 г.). - Самара: Самар. гос. техн. ун-т, 2010. - С. 36 - 40.
3. Митрошин В.Н. Регулирование давления расплава полимера в зоне дозирования одночервячного экструдера при пульсирующем градиенте давления. - Вестник Самар. гос. техн. ун-та. Сер. Технические науки: Научный журнал. - Самара: СамГТУ, 2011, № 1(29). - С. 39 - 44.
4. Дорезюк Н.И. Гармонический анализ периодических неоднородностей волнового сопротивления коаксиальных кабелей. - Электротехническая промышленность. Серия “Кабельная техника”, 1974, № 6, с. 18 - 22.
Статья поступила в редакцию 5 мая 2011 г.
SYNTHESIS OF STABILIZATION SYSTEM OF POLYMER MELT PRESSURE IN THE SINGLE-SCREW EXTRUDER DOSING ZONE
V.N. Mitroshin
Samara State Technical University
244, Molodogvardeyskaya st., Samara, 443100
Stabilization system of polymer melt pressure in the single-screw extruder dosing zone in respect of real perturbations with a pulsating pressure gradient is synthesized, which provides required cable quality as a communication channel taking into account the bandwidth.
Keywords: cable manufacture, automation, melt pressure.
Vladimir N. Mitroshin - Doctor of Technical Sciences, Professor.
