Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 10

1 ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ 14

1.1 Устройство экструдера 17

1.2 Экструзия с раздувом рукава 19

2 ТОЛЩИНА ПОЛИЭТИЛЕНОВОЙ ПЛЁНКИ 27

2.1 Обзор методов измерения 31

2.2 Разнотолщинность 43

3 МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ЭКСТРУЗИИ С РАЗДУВОМ РУКАВА 50

3.1 Характеристика процесса получения рукавных пленок как объекта управления 50

3.2 Математическая модель подготовки расплава и формообразования плёночного рукава в потоке воздуха 53

3.3 Проверка математических моделей 57

3.4 Вычисление управляющих воздействий процесса изготовления рукавных пленок 60

4 АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА КОНТРОЛЯ 63

4.1 Разработка блок схемы 63

4.2 Входные параметры 63

4.2.1 Гравиметрические системы контроля толщины 64

4.2.2 Энкодер 66

4.2.3 Оптический датчик 67

4.2.4 Датчик температуры 68

4.2 Выходные переменные 69

4.2.1 Аналоговый выход 69

4.2.2 Дискретные выходы 70

4.3 Блок обработки и создание управляющего воздействия ( ПЛК) 70

4.5 Интерфейс связи 72

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 74

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 75

ПРИЛОЖЕНИЕ 79

ВВЕДЕНИЕ

Одним из основных сегментов международного рынка изделий из полимерных материалов занимают полиэтиленовые плёнки. Уже к 1973 году объём производства пакетов в Западной Европе составил 11,5 млн штук. В 1982 г. в крупнейших торговых центрах в продаже появляются полиэтиленовые пакеты с ручкой «майки». К 2002 году суммарный общемировой объём выпуска полиэтиленовых пакетов исчислялся в диапазоне от 4 до 5 трлн штук в год. Такой рост объема выпуска определяется широким выбором назначения и простотой в использовании полиэтиленовой плёнки, а так же является побудителем развитии конкуренции на рынке. При этом для производителя важным фактором конкурентоспособности не только количественный, но и качественный показатель.

На качество полиэтиленовой пленки влияют несколько возможных причин, связанных с исходными материалами, технологией экструзии, работой оборудования. Каждому работнику данной отрасли знакомы ситуации, когда вдруг ухудшается качество полиэтиленовых изделий, возрастает брак при их производстве, ухудшаются оптические параметры пленки, и снижается прочность при неизменных базовых параметрах. Все это приводит к значительному снижению производительности и излишним затратам. В результате оперативного устранения локальных причин, дальнейшая стабильность производства непредсказуема и через неопределенный промежуток времени опять наступает ухудшение качества пленки и снижение производительности.

В производственных условиях существуют множество факторов, колебания свойств полиэтиленовых пакетов. Это обусловлено изменением температурного и газового режима, несовершенство технологического процесса экструзии, отвода и охлаждения изготавливаемого материала.

Для переработчиков и конечных потребителей полимерных пленок важны такие показатели качества, как прочность, жесткость, способность противостоять проколу и раздиру, прозрачность, плоскостность, блеск, равномерность окраса, свариваемость. Кроме того, переработчики контролируют и качество рулонов пленки, оцениваемое по геометрическим характеристикам рулона и плотности намотки. Повышенное качество рулонов и собственно пленки позволяет при ее переработке в упаковку использовать производительное, имеющее рабочие скорости до 500 м/мин оборудование для нанесения печати и ламинирования, получать прочные и равномерные сварные швы на скоростных пакетосварочных машинах. Даже из простого перечисления контролируемых параметров становится ясно, что без эффективной системы автоматического контроля фундаментальных величин, главным образом влияющих на качества, невозможно повысить эффективность производства экструзионной линии.

Поддержание физических свойств на номинальном уровне способна обеспечить автоматизированная система по контролю толщины полиэтиленовой плёнки, а так же такая система способна обеспечит стабильность работы агрегата, и в конечном итоге, позволит достигнуть высокого выхода годной продукции и обеспечит высокое качество выпускаемых пакетов. Проблема, связанная с отсутствием компьютерных программ для расчета физических свойств плёнки на предприятиях полимерной отрасли не позволяет оперативно реагировать на отклонения физических свойств, что в конечном итоге отражается на качестве конечного продукта. Задача разработки и оснащения программными продуктами предприятий отрасли позволит оценить близость расчетных величин физических свойств плёнки к экспериментальным данным и повысить выход годной продукции.

Период окупаемости составляет от 5-6 месяцев для систем управления продольной толщиной, до 2-3 лет при использовании систем поперечного регулирования в результате одной лишь экономии дорогостоящего сырья. Помимо этого, непрерывный контроль практически исключает производство некондиционной продукции, позволяет снизить влияние человеческого фактора, что дает дополнительный эффект, требующий индивидуальной оценки. Использование систем контроля и управления качеством позволит продлить срок службы быстро морально стареющего оборудования 10-20-летней давности. В этих условиях наибольшим уровнем конкурентоспособности будет обладать современное оборудование нового поколения, спроектированное с использованием совершенных методов расчета и оснащенное современными электронными системами управления качеством.[1]

Экструзионно – раздувной метод выгодно отличается гибкостью и компактностью технологической схемы, экономичностью при производстве широкого ассортимента пленок шириной 0,05–24 м и толщиной (0,005–0,5) 10^-3 м из различных полимеров. Ключевыми стадиями процесса получения полимерной пленки методом раздувной экструзии, от которых зависит ее качество (толщина, ширина, прозрачность, глянцевитость, число макродефектов — включений нерасплавленного полимера, черных точек — на 10 м² полотна и др.), являются подготовка расплава полимера и формование его в трубчатую заготовку в экструдере, двухосное деформирование полученной заготовки до заданных геометрических параметров пленки, фиксирование структуры рукава (пузыря пленки) охлаждением. Экструзия, растяжение и охлаждение пленочного рукава определяют скорость и направление процессов формирования надмолекулярных структур в пленке. Указанные стадии характеризуются множеством разнородных физических процессов таких как нагрев и перемешивание материала в канале шнека экструдера, формование расплава в кольцевой головке экструдера, растяжение в продольном и поперечном направлениях, охлаждение и затвердевание.

Многоассортиментный крупнотоннажный характер производства рукавных полимерных пленок, сложная картина течения материала в условиях сдвига (в экструдере) и растяжения (в системе формообразования), неизотермический характер процесса, отсутствие автоматического контроля ряда параметров процесса, от которых зависит качество продукции, обусловливают сложность поиска конструктивно-технологических решений, обеспечивающих изготовление качественной пленки заданного типа с требуемой производительностью. Эффективное решение этой важной производственной задачи невозможно без использования методов математического моделирования и компьютерных технологий. Поэтому в рамках автоматизации производства рукавных пленок актуальна разработка компьютерной системы моделирования, которая настраивается на тип пленки, аппаратурно-технологическое оформление и производительность процесса, позволяет синтезировать экструзионную линию, исследовать ключевые стадии производства (экструзию, формообразование) и выбирать значения управляющих воздействий на процесс, обеспечивающие заданные показатели качества (геометрические) пленки.

В связи с этим целью работы является создание системы контроля процесса получения полимерных пленок методом раздувной экструзии, позволяющей на основе математических моделей (ММ) ключевых стадий процесса решать задачи перенастройки экструзионной линии на новые характеристики производства.[2]

1 ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Экструзия – метод формования в экструдере изделий или полуфабрикатов неограниченной длины продавливанием расплава полимерачерез формующую головку с каналами необходимого профиля. Для этого используют шнековые, или червячные, экструдеры. Производство различных видов изделий методом экструзии осуществляется путем подготовки расплава в экструдере и придания экструдату той или иной формы посредством продавливания его через формующие головки соответствующей конструкции с последующими охлаждением, калиброванием и т. д.

В процессе экструзии происходит непрерывное превращение термопластичного материала в виде гранул в изделие, например в пленку.

Последовательность стадий процесса приведена ниже:

1) пластикация сырья в виде гранул или порошка;

2) дозирование пластицированного расплава через фильеру, которая придает ему требуемую форму (например, рукава или плоской пленки);

3) охлаждение и фиксирование требуемой формы;

4) намотка в рулоны.

Стадии 1 и 2 происходят в экструдере, стадии 3 и 4 являются вспомогательными.

Типичный экструдер содержит главный рабочий орган — архимедов винт (шнек), который вращается внутри нагретого цилиндра. Полимерные гранулы поступают через загрузочную воронку, установленную на одном конце цилиндра, и перемещаются с помощью шнека вперед, вдоль цилиндра к головке. При движении вперед гранулы расплавляются за счет контакта tf горячими стенками цилиндра и за счет тепла, выделяющегося от трения. Разогрев за счет трения (экзотермическое тепло) имеет большое значение в современных высокоскоростных машинах и может обеспечить все тепло, требуемое для устойчивого течения, наружный обогрев нужен только для предотвращения остановки машины при пуске, когда материал холодный. Шнек затем продавливает расплавленный полимер через фильеру, которая определяет конечную форму.

Обычно конструкция шнека выбирается в соответствии с видом перерабатываемого полимера. Шнеки характеризуются отношением их длины к диаметру L / D и степенью сжатия. Степень сжатия — это отношение объема витка шнека у загрузочного отверстия к объему витка со стороны головки. Как правило, в одношнековых экструдерах применяют шнеки с отношением L/D от 15: 1 до 30: 1 и степенью сжатия от 2:1 до 4:1.

Шнек экструдера обычно состоит из трех зон: загрузки, сжатия и дозирования. Зона загрузки транспортирует полимер от отверстия под бункером к более горячим секциям цилиндра. Зона сжатия — это зона, где уменьшается глубина нарезки, а значит, и объем витка, что приводит к сжатию плавящихся гранул. Главный эффект сжатия — увеличение сдвигового воздействия на расплавленный полимер, обусловленного взаимным движением поверхности шнека относительно стенки цилиндра. Это улучшает смешение, увеличивает разогрев от трения и приводит к более однородному распределению тепла в расплаве. Назначение последней зоны шнека — дальнейшая гомогенизация расплава, однородное дозирование его через формующую головку, сглаживание пульсации на выходе.

Перед головкой расположена решетка, поддерживающая пакет сеток с крупными и мелкими отверстиями. Эти фильтрующие сетки удаляют загрязнения, которые содержатся в сырье. Это особенно важно в случае получения тонких экструзионных пленок, где даже мельчайшие загрязняющие частицы могут образовывать дырки и даже разрушать пленку. Пакет сеток увеличивает также противодавление в экструдере, что улучшает перемешивание и гомогенизацию расплава.[3]

В шнеке обычно есть канал для обогрева его паром или охлаждения водой. Когда требуется максимальное смешение, шнек охлаждают. Это улучшает качество экструдата, но немного понижает производительность.

Выбор правильной конструкции фильеры — важнейшее условие течения материала без «мертвых зон», где материал может застаиваться и разлагаться из-за перегрева. Это особенно важно в случае ПВХ, у которого точка разложения материала близка к температуре, необходимой для нормального течения. В таблице 1.1 представлены температурные режимы для основных материалов заготовок рукавной плёнки

Таблица 1.1 – Температурные режимы экструзии рукавной заготовки из ПО

Одно из последних новшеств в конструкции экструдеров — зона дегазации, позволяющая удалять из расплава все летучие компоненты до выхода из головки. Это достигается освобождением расплава от состояния сжатия, в котором он находился, в результате чего вода и другие летучие испаряются, а расплав вспенивается. Фактически используется система как бы из двух шнеков, разделенных зоной дегазации. Первый имеет три секции — загрузки, сжатия и дозирования, причем последняя имеет мелкую нарезку и обычно заполнена. Второй шнек имеет зону дегазации, заполняемую расплавом первого шнека, за которой снова следует зона дозирования. Зона дегазации имеет более глубокую нарезку, чем последний виток первого шнека; таким образом, полимер внезапно попадает в больший объем, вследствие чего давление падает.[4,5]

Характеристики

Тип файла документ

Документы такого типа открываются такими программами, как Microsoft Office Word на компьютерах Windows, Apple Pages на компьютерах Mac, Open Office - бесплатная альтернатива на различных платформах, в том числе Linux. Наиболее простым и современным решением будут Google документы, так как открываются онлайн без скачивания прямо в браузере на любой платформе. Существуют российские качественные аналоги, например от Яндекса.

Будьте внимательны на мобильных устройствах, так как там используются упрощённый функционал даже в официальном приложении от Microsoft, поэтому для просмотра скачивайте PDF-версию. А если нужно редактировать файл, то используйте оригинальный файл.

Файлы такого типа обычно разбиты на страницы, а текст может быть форматированным (жирный, курсив, выбор шрифта, таблицы и т.п.), а также в него можно добавлять изображения. Формат идеально подходит для рефератов, докладов и РПЗ курсовых проектов, которые необходимо распечатать. Кстати перед печатью также сохраняйте файл в PDF, так как принтер может начудить со шрифтами.

Список файлов ВКР