Шины. Некоторые проблемы эксплутации и производства - Ильясов Р.С.
ISBN 5-7882-0140-3
Скачать (прямая ссылка):
нагружаются.
Для моделирования подобных объектов используются алгоритмы, основанные на методе конечных элементов (МКЭ). На рис. 54.«в»показано разбиение геометрической области МКЭ. Очевидно, что при создании ММ для таких сложных по конфигурации объектов особо важную роль играет возможность автоматизированного разбиения геометрической области с использованием макромоделей для различных подобластей с соответствующими НУ и ТФХ. Методики определения ТФХ различных элементов шин достаточно проработаны и описаны [435-437].
415
НУ7
Рис.54 Фрагмент сечения вулканизационного оборудования (а), распределение граничных и начальных условий на соответствующей геометрической области (б) и разбиение последней на конечные элементы (в).
1 - покрышка: 2 -диафрагма; 3,4- элементы сектора и боковины пресс-формы; 5 - обжимной корпус; 6 - нижняя нагревательная плита; 7, 8 - обогреваемые паром полости; 9 - цилиндр: НУ1-НУ7 - начальные температурные условия;
vvvyw, _
_ - участки геометрической области, нагружаемые ГУ 1-го рода, ГУ 3-го рода и ненагружаемые соответственно.
При проектировании тепловых режимов вулканизации важнейшими параметрами являются вулканизационные характеристики, поскольку технологический процесс должен обеспечивать достижение в различных зонах изделия таких степеней вулканизации, которые соответствуют этим характеристикам [438]. В отечественной практике проектирования тепловых ре-
416
жимов вулканизационные характеристики включают в себя четыре показателя: минимальную(8тт), оптимальную (Sopt) и максимально допустимую (Smax) продолжительность вулканизации резиновых смесей при некоторой заданной температуре, а также максимально допустимую температуру вулканизации (Тшах) при заданной продолжительности (т) ее воздействия. При этом Smin определяет продолжительность вулканизации резиновой смеси под давлением, за которую она достигает такой когезионной прочности, что при снятии внешнего давления не произойдет порообразования (Smin соответствует «точке пористости»). Очевидно, что при вулканизации тонкостенных (1-2 мм) образцов с увеличением степени вулканизации резины летучие продукты успевают продиффундировать к поверхности и порообразование не наблюдается. Поэтому для корректного определения Smin используются образцы толщиной 8-15 мм, а в силу неизотермичности процесса степень вулканизации в центре образца пересчитывают в эквивалентную величину (S3kb) для выбранной постоянной температуры. Значения Sopt, Smax и Tmax определяют по комплексу деформационно-прочностных показателей резин при заданной температуре вулканизации. Поскольку кинетика вулканизации резиновых смесей по каждому из этих показателей различна, они являются условными.
При проектировании тепловых режимов вулканизации моделируются одновременно протекающие и взаимосвязанные тепловой (динамическое изменение температурного поля по профилю изделия) и кинетический (формирование степени вулканизации резины) процессы. В качестве параметра для определения степени вулканизации может быть выбран любой физико-механический показатель, для которого имеется математическое описание кинетики неизотермической вулканизации. Однако в силу различий кинетики вулканизации по каждому
417
показателю и невозможности создания процесса, в котором все показатели одновременно достигают оптимума, при проектировании тепловых режимов вулканизации покрышек должна определяться некая обобщенная величина, соответствующая условной степени вулканизации резин. В качестве такой величины в расчетах широко используется эквивалентное время вулканизации при заданном значении Тэкв. Это позволяет оценивать правильность построения технологического режима вулканизации (включая не только температурные граничные условия, но и изменение давления со стороны диафрагмы) по соответствию текущих значений S3KB вулканизационным характеристикам. Спроектированный подобным образом режим вулканизации обязательно впоследствии проходит технологическую обработку с учетом дополнительных факторов - «шумов», весь комплекс которых невозможно задать в качестве параметров математической модели. К «шумам» относятся: техническое состояние оборудования, стабильность сырья и технологии, квалификация персонала и т. п.
При изготовлении изделий в реальном производстве оптимизацию тепловых режимов вулканизации целесообразно осуществлять по фактическим параметрам технологического процесса. Для этого различными фирмами созданы разнообразные методы и устройства [439] оптимального управления.
В основу классификации методов и устройств оптимального управления режимами вулканизации шин положены следующие признаки.
1. Тип моделирования, на базе которого определяется кинетика вулканизации изделий в неизотермических условиях. В этом случае известны методы и устройства оптимального управления режимами вулканизации резиновых изделий на базе:
а) физического моделирования кинетики неизотермической вулканизации [440-442];
418
б) математического моделирования кинетики неизотермической вулканизации [443];
в) математического и физического моделирования кинетики неизотермической вулканизации [444-449].
