Устройство для моделирования процесса механического выделения влаги из полимерных материалов в червячных машинах

801432568 А 1 6 С 7/7 ния ц САНИЕ ИЭОБРЕ ОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 4/24-24 И,С. Рывкина ВСЕХ,ТС.:.д(Д: ЕХЕЙ Х Ф ХХХ СОЮЗ СОВЕТСКИХХЕ "7 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(56) Авторское свидетельство СССРВ 595747, кл. С 06 С 7/75, 1973.Авторское свидетельство СССР ке 769570, кл, с 06 с 7/75, 1979. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССА МЕХАНИЧЕСКОГО ВЫДЕЛЕНИЯ ВЛАГИ ИЗ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ В ЧЕРВЯЧНЫХ МАШИНАХ(57) Изобретение относится к электрическому моделированию процессов переработки влажных полимерных материалов в червячных машинах. Цель изобретения - расширение класса решаемыхзадач путем определения оптимальныхрежимов процесса в нестационарныхусловиях. Для достижения цели в устройство введены интегросумматор, сумматор, блоки умножения и функциональные преобразователи. Данное устройство является единой моделью статики идинамики процесса, позволяет рассчитать статические и динамические характеристики и оптимальные режимыработы оборудования, 2 ил, 1432568са решаемых задач путем определенияоптимальных реяимов процесса в нестациопарых условиях. На фиг, 1 показана функциональная схема устройства; на фиг, 2 - зависимость Ы =, д(Я) для различных материалов.Устройство содержит с первого по четвертый ггнтегроеумматоры 1-4, с первого по третий блоки 5-7 умножения (перемеггных) пятый и четвертьпг блоки 8 и 9 умножения (переменных), блок 10 деления, сумматор 11 и функциональные преобразователи 12 и 13, реалггзугсщие нелинейную зависимость между лходньпчи и выходными параметрами, На входные клеммы устройства,15 а сих на входы иптегросумматора сумматора 11 и блоков 5 и 8 умножения подаются напряжения, пропорциональные массовому расходу материала на входе л магшгну Яг, частоте вращения червячного вала ьд, массовой доле влаги в материале на входе 4 гг 25 30 и величипе сопротивления выгрузочного устройства К. Иа второй и третий входы интегросумматора 1 подается с выхода блока 5 умножения напряжение, пропорциональное массовому расходу полимера ца выходе из магшпы 0 г, и с выхода блока 6 умножения напряжение, пропорциональное массолому расходу отжатой влаги Ог. Напряжение на выходе интегросумматора 1, игпгтируюгцее величину заполнения малагны материалом 3, подается на входы блока 6 умпожения и блока 10 деления,На входы интегросумматора 2 с выхода блока 8 умножения подается апряжение, пропорциональное массовому расходу влаги"на входе в машину Яггг,с выхода блока 6 уможения - напряжение, пропорциональное массовомурасходу отжатой влаги Я, с выходаблока 7 умножеггия - напряжение пропорциональное массовому расходу влаги, содержащейся в перерабатываемом полимерном материале О ь Напряжение на лгходе интегросумматора 2, пропорциональное массовой доле влаги в перерабатываемом ггатерняле Ч, подается па входы блоков 67 умножения.На входы интегросумматора 3 подаетИзобретегпге относится к злектрическому моделированию процессовереработки влажных полимерых материалов в червячных машинах.5Цель изобретения - расширение класся с выхода итегросумматора 4 напряжение, пропорциоальое текущему значению массового расхода перерабатываемого в машие материала 0 м, с выхода блока 5 умножения - напряжение,пропорциональное массовому расходуматериала на выходе из машины Ягг,с выхода блока 6 умножеия - напряжение, проиорциоггальггс е массовомурасходу отжатой влаги Ци. Напряжениена выходе интегросумматора 3, пропорциональное силе противодавления, подается на входы сумматора 11, блокад 0 деления и блока 5 умножения. Навходы интегросумматора 4 подаетсяс выхода блока 10 деления апряжение, пропорциональное величине падения давления на единицу длины заполненной части машины, с выходов функциональных преобразователей 12 и 13напряжения, пропорциональные моментунагрузки на валу машины и силе вязкого сдвига, Напряжение на выходеинтегросумматора 4, имитирующее текущее значение массового расходаперерабатылаемого материала в машине, подается на входы интегросумматора 3, функционального преобразователя 13 и блоков 7 и 9 умножения,На вход функционального преобразователя 12 поступает напряжение с выхода сумматора 11, Напряжение на выходе функционального преобразователя 12,пропорциональное момету нагрузки навалу машины Мгг, поступает на входыинтегросумматора 4 и блока 9 умножения. Выходные клеммы устройства соединены с выходами интегросумматоров1-3, блока 9 умножения и функционального преобразователя 12,Таким образом, на выходные клеммыустройства подаются напряжения, пропорциональные массовому расходу материала на входе в машину г, массовой доле влаги в материале на входев машину Мг частоте вращения червячного вала д и величине сопротивления выгрузочного устройства КгСвыходных клемм снимаются напряжения,пропорциональные величине заполнения машины , массовой доле влагивматериале на выходе из машины гдавлению материала перед выгрузнымустройством Р, моменту нагрузки навалу магшны Мгг и мощности И, затрачиваемой на механический отжим,1Устройство работает следующим образом.1432568 Ь ЪР Явк Ов Яг Ям, и Яв длина;высота канала;диаметр; Р и Р С, д 8; р даат,т ф д 1 дг Эу -" . Йвф- Миа 25 ЙОМ о 6 Ы+ К оР Рр-- УВ Р-в Чв = КеЬчПь 45 где щ. -Рпг Математическое описание процесса механического выделения влаги из полимерных материалов можно представить следующей системой уравнений:5 Математическая модель процесса, полученная путем введения определенных упрощений и интегрирования сис; темы (1) и при соответствующих граничных условиях имеет вид йР КР Им 0 в Й) МнЖии - КР Исг г 1 Ъ,у масса вещества в единицеобъема;индекс течения;плотность;составляющая вектора скорости по оси гсоставляющая вектора поверхностных сил по оси г;коэффициент динамическойвязкости;массовая доля влаги в полимере;время;ширина канала; массовый расход материалана входе, воды на выходе,вдоль канала, влаги в машине соответственно;давление;частота вращения; Мн иИ - момент нагрузки и мощность;П , - суммарная ширина щелей корпуса; Кр, КвКг КК 1 аи Ъ - эмпирические константы.Предположим, необходимо снять статические и динамические характеристи ки по каналам частота вращения - величина заполнения, частота вращения давление перед выгрузным устройством, частота вращения - массовая доля вла- ги в материале на выходе из машины, частота вращения нагрузка на валу машины и затрачиваемая мощность. Убедившись что значения всех напряжений не изменяются во времени, т.е. что в устройстве не протекает переходный процесс, изменяют (например, увеличивают) напряжение С При этом напряжения на выходах сумматора 11, функционального преобразователя 12 и блока 9 умножения переменоных безынерционно увеличиваются. Напряжения на выходе интегросумматора 4, охваченного обратной связью через функциональный преобразователь 13, на выходах блока 7 умноженияи блока 10 деления также начинают увеличиваться. Выходной сигнал интегросумматора 3, обладающего большим коэффи.циентом усиления, возрастает настолько быстро, что разность между напряжениями, поступающими с выходов интегросумматора 4 и олоков 5 и 6 умножения, в переходном режиме практически равна нулю. Пропорционально напряжению на выходе интегросумматора 3 безынерционно возрастают напряжения на выходах блока 5 умножения и блока 10 деления, а также на выходах сумматора 11, функционального преобразователя 12 и блока 9 умножения. Напряжение на выходе интегросуммзтора 2 начинает увеличиваться, а напря 143 25 Ь 835 40 45 50 55 жение на выходе интегросумматора 1 уменьшаться. При этом напряжения на выходах блока 7 умножения и блока деления 10 возрастают, а на выходе блока Ь умножения уменьшается, напряжения на выходах интегросумматоров 4 и 3 начинают уменьшаться.Изменения напряжений на выходах всех элементов устройства и на его выходных клеммах продолжают до тех пор, пока процесс не придет в новое установившееся значение. Конечным итогом является выравнивание напряжений Чь на входной клемме, Яц на выходе интегросумматора 4 и г на выходе блока.5 умножения 5 (массовые расходы материала на входе в машину, в машине и на выходе машины). Напряжение Ь на выходе интегросумматора 1 уменьшается, что соответствует уменьшению величины заполнения червячной машины. Напряжение Ч на выходе интегросумматрра 2, имитирующее массовую долю влаги в перерабатываемом материале, увеличивается, Напряжение Я на выходе блока б ум ножения (массовый расход отжатой влаги) уменьшается, напряжение ья на выходе блока 7 умножения (массовый расход влаги в материале в машине) увеличиваетсяНапряжение Р на выходеинтегросумматора 3, имитирующее давление перед выгрузным устройством, возвращается к прежнему значению, так как этот параметр практически изменяется незначительно. Таким образом, устройство показывает, что при увеличении частоты вращения в переходном режиме меняются все параметры процесса; производительность, массовая доля влаги, давление, величина заполнения, момент нагрузки и мощность, затрачиваемая на механический отжим. По окончании переходного процесса производительность и давление возвращаются к прежним значениям а остальные параметры принимают новые значения, что соответствует физической картине процесса.Аналогично можно снять и другие характеристики при воздействии на массовый расход материала на входе в машину, массовую долю влаги в нем, сопротивление выгрузочного устройстэа. Изменением этих параметров можно определить оптимальный режим работы машины при переработке различных марок полимерных материалов,5 10 15 20 25 30 отличающихся Физико-механическимисвойствами. Так, изменением частотывращения червячного вала и сопротивления ныгрузного устройства можноопределить оптимальные величины входного расхода и мощности, затрачиваемой на переработку, обеспечивающиемаксимальную производительность машины. На фиг, 2 представлены эависимости, полученные с помощью предлагаемого устройства, производительности машины Ц от частоты вращениячервячного вала ь) при переработкеразличных каучуков. Анализ зависимостей показывает, что существуют оптимальные значения частоты вращениячервячного вала Аоцт, Оопт и Эопткоторые обеспечивают максимальнуюпроизводительность машины Омакс,ймокс и Ъ макс соответственно,при переработке различных типов полимерных материалов, Точность полученных характеристик зависит от постоянной времени интегрирования и коэФФициента усиления интегросумматора 3.Для практических расчетов величинавремени интегрирования должна бытьпорядка 0,01-0,001 с, а коэффициентусиления выбирается в пределах 1001000.Формула изобретения Устройство для моделирования процесса механического выделения влаги из полимерных материалов в червячных машинах, содержащее три интегросумматора, три блока умножения, блок деления, первый вход первого интегросумматора подключен к входу задания массового расхода материала на входе в машину устройства, первый вход первого блока умножения соединен с входом задания сопротивления вап рузного узла устройства, выход первого блока умножения подключен к второму входу первого интегросумма,тора, выход которого является выхо- . дом заполнения машины материалом устройства и подключен к первым входам блока деления и второго блока умножения, выходы второго и третьего блоков умножения соединены соответственно с первым и вторым входами второго интегросумматора, выход третьего интегросумматора является выходом давления материала перед выгрузным узлом устройства и подключен к второму входу первого блока умножения, выход первого блока умножения подключен к13.2568 иг первому входу третьего интеграсумматора, о т л и ч а ю щ е е с я тем,что, с целью расширения класса решаемых задач путем определения оптимальных режимов процесса в нестационарных условиях, в него введены четвертый интегросумматор, сумматор, дваблока умножения и два функциональныхпреобразователя, причем выход сумматора подключен к входу первого функционального преобразователя, выходкоторого соединен с первыми входамичетвертого блока умножения и четвертого интегросумматора и является выходом момента нагрузки на валу машины устройства, выход четвертого интегросумматора соединен с входом второго функционального преобразователя, с вторым входом третьего интегросумматора, с первым входом третьего блока умножения и с вторым входомчетвертого блока умножения, выходкоторого является выходом мощности,затрачиваемой на механический отжимустройства, вход задания массовой доли влаги н материале на входе вмашину устройства и вход заданиямассового расхода материала на входев машину устройства соединены соответственно с первым и вторым входами пятого блока умножения, выход которого подключен к третьему входу второго интегросумматора, выход которогосоединен с вторыми входами второго итретьего блоков умножения и являетсявыходом массовой доли влаги в материале на выходе из машины устройства,выход второго блока умножения подключен к третьим входам первого и третьего интегросумматоров, выход третьего интегросумматора соединен спервым входом сумматора и с .вторымвходом блока деления, выход которогоподключен к второму входу четвертогоинтегросумматора, третий вход которого соединен с выходом второго функционального преобразователя, второйвход сумматора подключен к входу задания частоты вращения червячного ва"ла устройства,тавитель И. Дубининаред И,Дидык Кор р М. Василье Т Юрковецк да Заказ 5444 1 одписноСССРй мите открыт 5 наб,1 роизводственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. 1 роектная, 4 В 11 ИИПИ Го по дел 13035, МоскТираж 704 ударственного км изобретений и а, Ж, Раувск и, в рК/мбд