Файл: 70+%.doc

, (7)

где N_max – максимальная потребляемая мощности за один оборот ротора, Вт;

N_min – минимальная потребляемая мощности за один оборот ротора, Вт.

Таким образом, параметр обрабатываемости может служить показателем однородности резиновой смеси. Еще одним показателем, характеризующим качество смеси, является ее плотность. Плотность резиновой смеси рассчитывают по формуле:

ρ_смеси= m_∑/ V_∑, (8)

где m_∑ - суммарная масса всех ингредиентов, кг;

V_∑ - суммарный объем ингредиентов, кг;

Навеску каждого ингредиента G (в кг) на одну заправку вычисляют по формуле:

G=g* m_∑/∑g, (9)

где g – содержание одного ингредиента, массовых частей на 100 массовых частей;

m_∑ - суммарную массу всех ингредиентов, кг;

∑g – содержание всех ингредиентов, входящих в состав смеси, массовых частей на 100 массовых частей смеси. При замене одного компонента другим очень важно знать его процентное содержание в смеси, так как действие компонентов в смеси зависит не только от массового, но и от объемного содержания.

Нормы технологических режимов для различных стадий процесса приведены в таблице 1.

Таблица 1 – Нормы технологических режимов

Наименование стадии технологического процесса	Технологические режимы
Подготовка и дозирование битума.	Давление пара, МПа (кгс/см2): - на летний период – 0,4-0,8 (4-8); - на зимний период – 0,6-1,0 (6-10). Температура битума в камере дополнительного разогрева, 0С: 120-150. Температура битума в емкостях хранения, 0С: 160-180. Температура битума в нагревателе, 0С: 170-130 Масса битума, загружаемого в смеситель, кг: согласно рецепту.
Подготовка и дозирование основного наполнителя и специальных наполнителей.	Масса наполнителей, загружаемых в смеситель, кг: согласно рецепту.
Подготовка и дозирование пластификатора нефтяного.	Температура пластификатора нефтяного в емкостях хранения, 0С: 95-105. Масса пластификатора нефтяного, загружаемого в смеситель, кг: согласно рецепту.
Приготовление битумной смеси.	Температура битумной смеси в лопастном смесителе, 0С: 170-190. Время перемешивания, мин: согласно рецепту.

1.4 Факторы, влияющие на процесс смешения

Приведенный выше механизм смешения в ротор­ных резиносмесителях является общим и слабо меняется в зави­симости от конструкции смесительных органов, давления в каме­ре, температуры и вязкости смеси. Можно выбрать ряд ос­новных факторов, определяющих процесс смешения, а именно: 1) частота вращения роторов и тесно связанная с ней потребляемая энергия; 2) температура смешения и вязкость среды; 3) давление смеси на стенки камеры; 4) конструкция сме­сительных органов и вспомогательных узлов резиносмесителя; 5) степень заполнения рабочей камеры резиносмесителя.

---

С увеличением частоты вращения роторов резиносмесителя ускоряется процесс обновления поверхности смешиваемых мате­риалов, увеличивается интенсивность механического воздействия на смесь, масса более часто «делится» между роторами и высту­пами камеры. Ф.Б. Губером установлена прямая пропорциональ­ная зависимость между частотой вращения роторов и сдвиговыми усилиями, но не напряжением сдвига, которое не зависит от час­тоты вращения роторов в смеси. В связи с этим между частотой вращения роторов и временем смешения имеется обрат­но пропорциональная зависимость. Увеличение частоты враще­ния роторов с 40 до 80 мин^-1 сокращает цикл смешения на 30-50 % при сохранении свойств смесей, причем наибольший эф­фект имеет место при изготовлении мягких смесей.

Поскольку сдвиговые усилия в смеси и крутящий момент на роторах взаимосвязаны, то и потребляемая резиносмесителем мощность пропорциональна частоте вращения роторов.В начале процесса холодный каучук проскальзывает по по­верхности камеры и роторов. При проскальзывании накопившие­ся деформации успевают релаксировать, поэтому смешения в этот период не происходит, а может наблюдаться лишь грубое распределение компонентов, разрушение брикета каучука на от­дельные куски, уплотнение рыхлых материалов и смачивание уг­леводородами каучука или мягчителей наполнителе. Но при изменении условий смешения (в основном вязкости) эта по­следовательность может изменяться.

В процессе уплотнения, смачивания, температура смеси возрастает, «сухое» трение переходит в «жидкое», вязкость смеси уменьшается, но это уменьшение не приводит к снижению по­требляемой энергии, так как уменьшается проскальзывание и на­ступает такой момент, когда вязкость дисперсионной среды (кау­чука) становится малой и суммарная внешняя сила трения станет больше силы внутреннего трения в каучуке. Это приводит к сдвигу в данном элементарном объеме и реализации процесса диспергирования. В противном случае смесь будет проскальзывать по рабочим поверхностям, не испытывая деформации сдви­га. Условие превышения сил внешнего трения над силами внут­реннего трения носит название критерия Бебриса. Время перехо­да смешения из «сухого» в «жидкое» считается не эффективным и может быть уменьшено либо повышением давления на верхний пресс, либо увеличением частоты вращения роторов в начале цикла и снижением ее в последующем - после «сбора» смеси.

С повышением температуры уменьшаются усилия сдвига, развиваемые в смеси. Это может привести к снижению интенсив­ности диспергирования в каучуке устойчивых агломератов, то есть к замедлению процесса диспергирования. Кроме того, значитель­ное повышение температуры может привести к нежелательным химическим превращениям в смеси, например к ее подвулкани-зации. Поэтому для ведения процесса смешения стараются вы­брать достаточно высокую, но оптимальную для данного типа смеси температуру, что достигается интенсивным охлаждением резиносмесителя. При этом 40 — 60 % теплоты отводится с вы­гружаемой смесью, а остальное ее количество - через систему ох­лаждения и частично тепловой радиацией.

---

Интенсивность выделения теплоты, зависящая от усилия смешения, в начальный период определяется вязкостью каучука, а в конце цикла смешения вязкостью смеси.

Взаимосвязь температуры, повышающейся в резиносмесителе, с вязкостью смеси обусловливает технологические особен­ности процесса смешения: его одно- или двухстадийность, тем­пературный режим, объем заправки, частоту вращения роторов, их форму.

Ввиду особой важности температура как параметр смеше­ния принята для ряда смесей (особенно в производстве РТИ) в качестве количественного показателя завершенности процессов смешения, то есть процесс смешения завершают по достижении оп­ределенной температуры смеси.

1.3 Периодическое смешение в роторных смесителях

Основным смесительным оборудованием в настоящее вре­мя являются роторные смесители периодического дей­ствия, имеющие большую производительность и позволяющие полностью автоматизировать и механизировать процесс приго­товления резиновых смесей. Смешение осуществляется в камере при механическом воздействии на материалы двух го­ризонтально расположенных роторов (аналоги валков) сложной формы, вращающихся навстречу друг другу с разной скоростью. Конструктивные и технологические особенности резиносмесителей различных типов определяются в основном формой роторов, которые, занимая около 60 % объема камеры, могут быть оваль­ными, трех- или четырехгранные и взаимозацепляющими­ся кулачковыми. Резиносмесители имеют разнообразные регистрирующие, регулирующие и управ­ляющие приборы, узлы и агрегаты.

Процесс смешения в роторном резиносмесителе, не поддается традиционному анализу, так как он не представляет собой ни ламинарное, ни стационарное, ни, хотя бы, упорядочен­ное течение вязкой среды. Поэтому следует говорить о прибли­женных оценках тех или иных технологических, энергосиловых и тепловых параметров, необходимых машиностроителям для кон­струирования, а технологам - для построения и регулирования режимов работы оборудования.

Экспериментальные данные показывает, что простое и диспергирующее сме­шение идет одновременно, но преобладает в различных частях роторов. Загружаемые в смеситель компоненты вначале измель­чаются, а затем заполняют весь объем, а по мере уплотнения и смачивания нагреваются и монолитизируются. До этого этапа смешение может быть упрощенно описано первоначальной схемой.

Строгий гидродинамический анализ процесса приготовле­ния резиновых смесей в роторных машинах с учетом их ненью­тоновских свойств в настоящее время отсутствует. В первом при­ближении смесительное воздействие может быть рассчитано на основании гидродинамической модели движения материала в сходящемся потоке. При этом принимаются следующие допуще­ния: процесс изотермический, ламинарный и установившийся; перерабатываемый материал несжимаем и изотропен; выполняет­ся условие прилипания материала к поверхности роторов и стен­кам камеры; осевое перемещение материала не учитывается. При движении материала в эффективном объеме возникают деформа­ции сдвига, растяжения и сжатия.

---

2. ОПИСАНИЕ РАБОТЫ СТРУКТУРНОЙ СХЕМЫ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ

2.1 Классификация автоматизированных систем управления

Важной частью теоретических основ создания автоматизированных систем управления (АСУ) является их классификация. Разнообразие и разноплановость объектов, где разрабатываются и внедряются АСУ, делают задачу распределения этих систем по классам, видам и группам довольно сложной. Однако построение полной, строгой и стройной классификации автоматизированных систем имеет большое теоретическое и практическое значение. Правильная классификация АСУ позволяет заложить хорошие основы дальнейшей структуризации этих систем различных классов, правильно выбрать методы построения АСУ, определить методы решения управленческих задач, шире использовать опыт, накопленный при создании систем данного класса, повысить экономичность АСУ, снизить затраты на их создание.

Четкость и полнота классификации АСУ зависит, прежде всего, от правильности выбранных классификационных признаков, на которые распределяется вся совокупность данных предметов, систем, явлений.

В условиях большого разнообразия объектов управления по их уровню и характеру использования в системах управления различных методов и показателей, возрастающего разнообразия вычислительной и организационной техники выбор классификационных признаков становится непростым делом. Набор признаков должен отражать разделение АСУ на существенные классы, причем получаемые группы должны быть достаточно представительны и характеризоваться определенными параметрами. Формулировка признаков должна обеспечить их однозначное понимание, а их использование получение однородных классов, видов или групп предметов, систем. Классификационные признаки должны быть одноуровневые. Классификация автоматизированных систем управления представлена на рисунке 1.

Рисунок 2 – Классификация автоматизированных систем управления

В настоящее время в качестве классификационных признаков выбраны следующие:

- характер объектов управления;

- сложность объектов управления;

- вид объекта управления;

- уровень автоматизации управления;

- уровень управления хозяйством;

- характер протекания технологических процессов;

- структура управления;

- число операторов в системе.

Под характером объекта управления понимается его принадлежность к тому или иному классу системы техническому или организационному (экономическому). По данному признаку все АСУ подразделяются на два больших класса:

- автоматизированные системы управления технологическими процессами (АСУТП);

- автоматизированные системы организационного управления (АСОУ).

Автоматизированная система управления технологическими процессами - совокупность аппаратно-программных средств, осуществляющих контроль и управление производственными и технологическими процессами; поддерживающих обратную связь и активно воздействующих на ход процесса при отклонении его от заданныx параметров; обеспечивающих регулирование и оптимизацию управляемого процесса. В системах данного класса объектами управления являются различного рода технические устройства и процессы. Объектами управления в этом случае являются различные машины, приборы, станки, самолеты, ракеты, а также технологические процессы: доменный, химический и др. В системах второго класса объектами управления являются коллективы людей. В характере объекта управления в этих системах состоит главное отличие АСУ выделенных классов. Однако есть еще некоторые отличительные признаки названных систем (АСУТП и АСОУ). Среди второстепенных отличительных особенностей можно выделить следующие: форма передачи информации; получатель управляющей информации; возможный уровень автоматизации управления; трудоемкость проектирования и внедрения.

---