Проектирование и расчет валковых машин для полимерных материалов. Клинков А.С - 9 стр.

UptoLike

Анализ уравнений (1.7) и (1.8) показывает, что момент сопротивления зависит от предела текучести
перерабатываемого материала, коэффициента трения и геометрических размеров, определяющих зону
деформации, и не зависит от скорости деформации. Очевидно этот метод не может удовлетворительно
объяснить физическую сущность процесса вальцевания и каландрования полимерных материалов, так
как не учитывает особенностей процесса их деформации и течения. Поэтому данный метод находит ог-
раниченное применение при инженерных расчетах валкового оборудования.
К третьей группе описания процессов вальцевания и каландрования относится теория, в основе ко-
торой лежит представление о том, что полимерные материалы в процессе переработки ведут себя как
жидкости, процесс течения которых может быть описан уравнениями гидромеханики. Эта теория полу-
чила название гидромеханической. В настоящее время опубликовано значительное количество гидро-
механичесих методов описания процессов периодического вальцевания полимерных материалов [4 9].
Все разработанные до настоящего времени гидромеханические методы расчета основных параметров
процесса периодического вальцевания основаны на приближенном решении задачи ламинарного тече-
ния несжимаемой вязкой или вязкоупругой жидкости между двумя вращающимися цилиндрическими
валками.
В общем случае гидромеханическая задача течения вязкой или вязкоупругой несжимаемой жидкости
сводится к решению четырех дифференциальных уравнений второго порядка в частных производных,
уравнения движения жидкости, уравнения неразрывности потока, уравнения энергии и реологического
уравнения. Так как считаем, что в процессе обработки полимера на валковых машинах материал не из-
меняет своего агрегатного состояния, то уравнение, учитывающее его изменение, не составляется.
Несмотря на сравнительно большое количество гидромеханических методов, описывающих про-
цесс обработки полимерного материала на валковом оборудовании, общими допущениями, принимае-
мыми в них для упрощения задачи, являются следующие:
1) движение жидкости считается установившимся и плоскопараллельным;
2) скорость движения материала в направлении оси x значительно превосходит скорость движения в
направлении оси y;
3) материал принимается несжимаемым, и возникающие касательные напряжения значительно пре-
восходят нормальные;
4) движение жидкости принимается изотермическим, следовательно, уравнение энергии не рас-
сматривается;
5) массовыми силами, ввиду их малости, пренебрегаем.
Основным отличием одного гидромеханического метода от другого является принятие различных
реологических уравнений, описывающих поведение материала при деформировании, и различных гра-
ничных условий проведения процесса. Все гидромеханические методы по расчету основных параметров
процессов обработки полимерных материалов на валковых машинах можно подразделить на четыре
группы:
1) симметричного процесса вальцевания и каландрования ньютоновских и неньютоновских жид-
костей [4, 6];
2) несимметричного процесса вальцевания и каландрования ньютоновских и неньютоновских
жидкостей в изотермическом режиме [5];
3) основных параметров процесса вальцевания вязкоупругих жидкостей [9];
4) основных параметров процесса вальцевания и каландрования полимерных материалов в неизо-
термическом режиме [20, 24, 25].
1.2 ГИДРОМЕХАНИЧЕСКИЙ МЕТОД РАСЧЕТА
СИММЕТРИЧНОГО ПРОЦЕССА ВАЛЬЦЕВАНИЯ И
КАЛАНДРОВАНИЯ НЬЮТОНОВСКИХ И
НЕНЬЮТОНОВСКИХ ЖИДКОСТЕЙ
Анализ изотермического течения несжимаемой ньютоновской жидкости между двумя цилиндриче-
скими валками проведен в работах [8]. Задача заключается в определении давления, компоненты векто-
ра скорости частиц потока
x
ϑ и
y
ϑ в функции от координат x и y, распорного усилия и технологиче-
ской мощности.
Анализ движения материала проводится в прямоугольной системе координат, оси которой ориенти-
рованы, как показано на рис. 1.4.