Автоматизированное проектирование и расчет шнековых машин - часть 29

МОДЕРНИЗИРОВАННЫЙ 

ПЛАСТОГРАФ 

БРАБЕНДЕРА 

С 

ЗАМЕНОЙ 

РЕДУКТОРА 

СМЕСИТЕЛЬНОЙ  КАМЕРЫ  И  РАБОЧИМИ  ВАЛАМИ  С  ВРАЩЕНИЕМ  В  ОДНУ  СТОРОНУ. 
УСТАНОВКА 

НА 

ВАЛАХ 

ПЛАСТОГРАФА 

РАБОЧИХ 

ЭЛЕМЕНТОВ 

РАЗЛИЧНЫХ 

КОНФИГУРАЦИЙ  (РИС. 6.14) ПОЗВОЛЯЕТ  МОДЕЛИРОВАТЬ  И  ОЦЕНИВАТЬ  ХАРАКТЕР 
СИЛОВОГО 

ВОЗДЕЙСТВИЯ 

НА 

МАТЕРИАЛ 

ПО 

АНАЛОГИИ 

СО 

СМЕСИТЕЛЕМ 

НЕПРЕРЫВНОГО  ДЕЙСТВИЯ,  ОДНАКО  СЛОЖНАЯ  ГЕОМЕТРИЯ  И  НЕРАВНОМЕРНОСТЬ 
СКОРОСТЕЙ 

СДВИГА 

ЗАТРУДНЯЮТ 

ПЕРЕСЧЕТ 

ПОЛУЧАЕМОЙ 

ЗАВИСИМОСТИ 

ВРАЩАЮЩЕГО 

МОМЕНТА 

ОТ 

СКОРОСТИ 

ВРАЩЕНИЯ 

РАБОЧИХ 

ОРГАНОВ 

В 

РЕОЛОГИЧЕСКИЕ  ЕДИНИЦЫ – НАПРЯЖЕНИЯ  И  СКОРОСТИ  СДВИГА.  ДЛЯ  ИНТЕРПРЕТАЦИИ 
РЕЗУЛЬТАТОВ  ИЗМЕРЕНИЙ  МОГУТ  БЫТЬ  ИСПОЛЬЗОВАНЫ  ПОПРАВКИ,  ВЫЧИСЛЕННЫЕ 
КАЛИБРОВКОЙ  ПРИБОРА  ПО  НЬЮТОНОВСКОЙ  ЖИДКОСТИ,  ВЯЗКОСТЬ  КОТОРОЙ  НЕ 
ЗАВИСИТ  ОТ  ХАРАКТЕРА  СИЛОВОГО  ВОЗДЕЙСТВИЯ  И  ЗАВИСИМОСТЯМ  ВЯЗКОСТИ  ОТ 
СКОРОСТИ СДВИГА ДЛЯ ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИЙ. 

РЕОЛОГИЧЕСКИЕ 

ИССЛЕДОВАНИЯ 

СВОЙСТВ 

РАСТВОРОВ 

ВЫСОКОВЯЗКИХ 

ПОЛИМЕРНЫХ  КОМПОЗИЦИЙ  С  РАЗЛИЧНОЙ  КОНЦЕНТРАЦИЕЙ  ПРОВОДИЛИСЬ  МЕТОДОМ 
РОТАЦИОННОЙ ВИСКОЗИМЕТРИИ НА ПРИБОРЕ "РЕОТЕСТ-2", ЧТО ПОЗВОЛИЛО РАСШИРИТЬ 
РАБОЧИЙ  ДИАПАЗОН  СКОРОСТЕЙ  СДВИГА.  ПОЛУЧЕННЫЕ  ЗАВИСИМОСТИ  НАПРЯЖЕНИЯ 
СДВИГА  ОТ  СКОРОСТИ  СДВИГА  ПОКАЗАЛИ,  ЧТО  ИССЛЕДОВАННЫЕ  МАТЕРИАЛЫ 
ОТНОСЯТСЯ  К  НЕНЬЮТОНОВСКИМ  ЖИДКОСТЯМ  СТЕПЕННОГО  ЗАКОНА  ВИДА 

n

k

γ

=

τ

&

,  А 

ОБРАБОТКА КРИВЫХ ТЕЧЕНИЯ ПОЗВОЛИЛА ОПРЕДЕЛИТЬ РЕОЛОГИЧЕСКИЕ КОНСТАНТЫ K 
И N ЭТОГО ЗАКОНА В ДИАПАЗОНЕ СКОРОСТЕЙ СДВИГА ОТ 40 ДО 400 С

–1 

[83, 84]. 

ИССЛЕДОВАНИЯ,  ПРОВЕДЕННЫЕ  НА  РОТАЦИОННОМ  ВИСКОЗИМЕТРЕ  "РЕОТЕСТ-2", 

ПОЗВОЛИЛИ  ПРЕДСТАВИТЬ  И  ОБРАБОТАТЬ  ДАННЫЕ,  ПОЛУЧЕННЫЕ  НА  ПЛАСТОГРАФЕ 
БРАБЕНДЕРА  С  ЦЕЛЬЮ  НЕПОСРЕДСТВЕННОЙ  ОЦЕНКИ  РЕОЛОГИЧЕСКИХ  СВОЙСТВ 
ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИЙ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ РЕЖИМАХ ИХ ОБРАБОТКИ. 

ЗАВИСИМОСТИ  КРУТЯЩЕГО  МОМЕНТА  ОТ  СКОРОСТИ  ВРАЩЕНИЯ  РОТОРОВ  ДЛЯ 

ЭЛЛИПТИЧЕСКИХ,  ЭКСЦЕНТРИКОВЫХ,  ТРЕУГОЛЬНЫХ  И  ШЕСТЕРЕНЧАТЫХ  КУЛАЧКОВ 
ПРЕДСТАВЛЕНЫ СООТВЕТСТВЕННО НА РИС. 6.15 – 6.18. 

 

 

 

РИС. 6.15. ЗАВИСИМОСТЬ КРУТЯЩЕГО МОМЕНТА ОТ СКОРОСТИ ВРАЩЕНИЯ ШНЕКОВ 

В ЗОНЕ ЭЛЛИПТИЧЕСКИХ КУЛАЧКОВ ДЛЯ РАСТВОРОВ НАТУРАЛЬНОГО КАУЧУКА  

В НЕФРАСЕ С2-80/120:  

1, 2, 3  – КОНЦЕНТРАЦИЯ КАУЧУКА В РАСТВОРЕ  20, 50, 80 %, СООТВЕТСТВЕННО 

 

M

Н

M

Н

 

 

РИС. 6.16. ЗАВИСИМОСТЬ КРУТЯЩЕГО МОМЕНТА ОТ СКОРОСТИ ВРАЩЕНИЯ ШНЕКОВ  

В ЗОНЕ ЭКСЦЕНТРИКОВЫХ КУЛАЧКОВ ДЛЯ РАСТВОРОВ НАТУРАЛЬНОГО КАУЧУКА  

В НЕФРАСЕ С2-80/120: 

1, 2, 3  – КОНЦЕНТРАЦИЯ КАУЧУКА В РАСТВОРЕ  20, 50, 80 %, СООТВЕТСТВЕННО 

 

 

 

РИС. 6.17. ЗАВИСИМОСТЬ КРУТЯЩЕГО МОМЕНТА ОТ ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ ШНЕКОВ  

В ЗОНЕ ЗУБЧАТЫХ КУЛАЧКОВ ДЛЯ РАСТВОРОВ НАТУРАЛЬНОГО КАУЧУКА  

В НЕФРАСЕ С2-80/120: 

1, 2, 3  – КОНЦЕНТРАЦИЯ КАУЧУКА В РАСТВОРЕ  20, 50, 80 %, СООТВЕТСТВЕННО 

 
 

 

 

РИС. 6.18. ЗАВИСИМОСТЬ КРУТЯЩЕГО МОМЕНТА ОТ СКОРОСТИ ВРАЩЕНИЯ ШНЕКОВ 

В ЗОНЕ ТРЕУГОЛЬНЫХ КУЛАЧКОВ ДЛЯ РАСТВОРОВ НАТУРАЛЬНОГО КАУЧУКА  

В НЕФРАСЕ С2-80/120:  

1, 2, 3  – КОНЦЕНТРАЦИЯ КАУЧУКА В РАСТВОРЕ  20, 50, 80 %, СООТВЕТСТВЕННО 

M

Н

M

Н

ДАЛЕЕ,  АППРОКСИМИРОВАВ  ПОЛУЧЕННЫЕ  ДАННЫЕ  И  НАЙДЯ  АНАЛИТИЧЕСКИЕ 

УРАВНЕНИЯ ДЛЯ ЗАВИСИМОСТЕЙ M

КР

 ОТ 

ω И τ ОТ 

γ

&

, МОЖНО ОПРЕДЕЛИТЬ ПОСТОЯННЫЕ 

БРАБЕНДЕРА,  ПОЗВОЛЯЮЩИЕ  НЕПОСРЕДСТВЕННО  ПЕРЕХОДИТЬ  ОТ  ЗАВИСИМОСТИ 

)

(

кр

ω

= f

M

  К  РЕОЛОГИЧЕСКОМУ  УРАВНЕНИЮ,  ОПИСЫВАЮЩЕМУ  ЗАВИСИМОСТЬ 

НАПРЯЖЕНИЯ ОТ СКОРОСТИ СДВИГА.  

ПОЛУЧЕННЫЕ 

ТАКИМ 

ОБРАЗОМ 

РЕОЛОГИЧЕСКИЕ 

ЗАВИСИМОСТИ 

МОЖНО 

ИСПОЛЬЗОВАТЬ ДЛЯ РАСЧЕТА МОЩНОСТИ, ЗАТРАЧИВАЕМОЙ НА ПРОЦЕСС СМЕШЕНИЯ И 
ДЛЯ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ПРОЦЕССА РАСТВОРЕНИЯ ПОЛИМЕРА В ХОДЕ СМЕШЕНИЯ. 

 

6.2.3. МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА НЕОДНОРОДНОСТИ СМЕСИ В 

РЕЖИМЕ РЕАЛЬНОГО ВРЕМЕНИ 

 

ДЛЯ  ОПРЕДЕЛЕНИЯ  ИЗМЕНЕНИЯ  ВО  ВРЕМЕНИ  КОЭФФИЦИЕНТА  НЕОДНОРОДНОСТИ 

СМЕСИ  ИСПОЛЬЗОВАЛАСЬ  СЛЕДУЮЩАЯ  СХЕМА  (РИС. 6.19). ЛУЧ  ЛАЗЕРА  1  ОТКЛОНЯЛСЯ 
ЗЕРКАЛОМ 

С 

НАРУЖНЫМ 

НАПЫЛЕНИЕМ 

И 

ЧЕРЕЗ 

ПРИЕМНЫЙ 

КАНАЛ 

4 

 

 

 

РИС. 6.19. СХЕМА ИЗМЕРЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА НЕОДНОРОДНОСТИ  

ПЕРЕРАБАТЫВАЕМОЙ КОМПОЗИЦИИ: 

1 – ГАЗОВЫЙ ЛАЗЕР; 2 – ДИАФРАГМА; 3 – ЗЕРКАЛО С НАРУЖНЫМ НАПЫЛЕНИЕМ;  

4 – КАНАЛЫ; 5 – СМЕСИТЕЛЬНАЯ КАМЕРА; 6 – СВЕТОНЕПРОНИЦАЕМЫЙ КОЖУХ;  

7 – ЛИНЗА; 8 – ФОТОМЕТР; 9 – ГОЛОВКА ФОТОМЕТРИЧЕСКАЯ; 10 – БЛОК ПИТАНИЯ И 

УПРАВЛЕНИЯ; 11 – АЦП; 12 – ПЕРСОНАЛЬНЫЙ КОМПЬЮТЕР 

ПРОХОДИЛ  ЧЕРЕЗ  НАХОДЯЩУЮСЯ  В  СМЕСИТЕЛЬНОЙ  КАМЕРЕ  ПОЛИМЕРНУЮ 
КОМПОЗИЦИЮ  И  ЧЕРЕЗ  ЛИНЗУ  УЛАВЛИВАЛСЯ  ФОТОМЕТРИЧЕСКОЙ  ГОЛОВКОЙ  9.  ДАЛЕЕ 
ПРОИСХОДИЛО  ЕГО  УСИЛЕНИЕ  В  БЛОКЕ  ПИТАНИЯ  И  УПРАВЛЕНИЯ  10,  И  ЧЕРЕЗ 
СООТВЕТСТВУЮЩИЕ 

РАЗЪЕМЫ 

ФПЧ-БПУ 

ДЛЯ 

ПОДКЛЮЧЕНИЯ 

ВНЕШНЕГО 

ИЗМЕРИТЕЛЬНОГО  ПРИБОРА  СИГНАЛ  ПОСТУПАЛ  НА  ВХОД  АНАЛОГО-ЦИФРОВОГО 
ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ПЛАТЫ НВЛ-08 И РЕГИСТРИРОВАЛСЯ КОМПЬЮТЕРНОЙ ПРОГРАММОЙ. 
ОНА 

НАПИСАНА 

ТАКИМ 

ОБРАЗОМ, 

ЧТОБЫ 

РЕГИСТРИРОВАТЬ 

ЗАСВЕТКУ 

ФОТОУМНОЖИТЕЛЯ  ФОТОМЕТРА,  ОСВЕЩАЕМОГО  ПОТОКОМ  ИЗЛУЧЕНИЯ,  СНИМАЕМОГО 
С  ПРИЕМНОГО  СВЕТОВОДА  В  ТЕ  МОМЕНТЫ  ВРЕМЕНИ,  КОГДА  ПРОСТРАНСТВО  МЕЖДУ 
ПЕРЕДАЮЩИМ  И  ПРИЕМНЫМ  СВЕТОВОДАМИ  НЕ  ПЕРЕКРЫВАЕТСЯ  СМЕСИТЕЛЬНЫМИ 
ОРГАНАМИ.  

ДЛЯ ЭТОГО ПРОИЗВОДИЛОСЬ НЕПРЕРЫВНОЕ  ДИСКРЕТНОЕ ОТСЛЕЖИВАНИЕ СИГНАЛА 

С  БЛОКА  ПИТАНИЯ  И  УПРАВЛЕНИЯ  ФОТОМЕТРА  ЧЕРЕЗ  МАЛЫЕ  ПРОМЕЖУТКИ  ВРЕМЕНИ, 
РАВНЫЕ  ВРЕМЕНИ  ПОВОРОТА  РОТОРОВ  НА  НЕСКОЛЬКО  ГРАДУСОВ (50…100 МС  В 
ЗАВИСИМОСТИ ОТ ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ РАБОЧИХ ОРГАНОВ). ВЫБОР ТАКОГО ИНТЕРВАЛА 
ОБУСЛОВЛЕН  ТЕМ,  ЧТО  ЕГО  ВЕЛИЧИНА,  С  ОДНОЙ  СТОРОНЫ,  БОЛЬШЕ  ИНЕРЦИОННОСТИ 
ФОТОМЕТРА,  А  С  ДРУГОЙ, – ПРЕВЫШАЕТ  И  МИНИМАЛЬНОЕ  ВРЕМЯ  ГОТОВНОСТИ 
АНАЛОГО-ЦИФРОВОГО  ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ  ПЛАТЫ  НВЛ-08.  ЗАТЕМ  В  ТЕЧЕНИЕ  ЭТОГО 

ВРЕМЕНИ  ФИКСИРОВАЛИСЬ  ЗНАЧЕНИЯ  НАПРЯЖЕНИЯ,  СНИМАЕМЫЕ  С  ФОТОМЕТРА  ЧЕРЕЗ 
РАВНЫЕ ПРОМЕЖУТКИ ВРЕМЕНИ. 

В ОДНУ ВЫБОРКУ  ВХОДИЛИ ЗНАЧЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ, РЕГИСТРИРУЕМЫЕ В  ТЕЧЕНИЕ 

ДЕСЯТИ  ИДУЩИХ  ПОДРЯД  ПЕРИОДОВ  НЕПРЕРЫВНОЙ  ЗАСВЕТКИ,  СООТВЕТСТВУЮЩИХ 
ДЕСЯТИ ОБОРОТАМ ШНЕКОВ. 

ДЛЯ  РАСЧЕТА  КОЭФФИЦИЕНТА  НЕОДНОРОДНОСТИ  СМЕСИ  V

C

  ИСПОЛЬЗОВАЛАСЬ 

СЛЕДУЮЩАЯ МЕТОДИКА. 

ИЗВЕСТНО, ЧТО V

C  

РАССЧИТЫВАЕТСЯ ПО ФОРМУЛЕ 

 
 

(

)

∑

=

−









−

=

N

i

i

C

C

N

C

V

1

2

c

1

1

100

,                           (6.57) 

 

ГДЕ  N – ЧИСЛО  ПРОБ; 

C

 – СРЕДНЕАРИФМЕТИЧЕСКОЕ  ЗНАЧЕНИЕ  КОНЦЕНТРАЦИИ,  А 

СРЕДНЯЯ ВЫБОРОЧНАЯ ДИСПЕРСИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ 

2

C

σ

 РАССЧИТЫВАЕТСЯ ПО ФОРМУЛЕ 

 

(

)

N

C

C

N

i

i

C

∑

=

−

=

σ

1

2

2

.                                    (6.58) 

С УЧЕТОМ ЭТОГО УРАВНЕНИЕ (6.57) ПЕРЕПИШЕМ В ВИДЕ 
 

1

100

2

c

−

σ

=

N

N

C

V

C

.                                         (6.59) 

 
ТАК  КАК  ЗНАЧЕНИЕ  ИНТЕНСИВНОСТИ  СВЕТОВОГО  ПОТОКА  Ф,  ПРОШЕДШЕГО  ЧЕРЕЗ 

КОМПОЗИЦИЮ, ПРЯМО ПРОПОРЦИОНАЛЬНО ЗАВИСИТ ОТ ЕЕ КОНЦЕНТРАЦИИ [13]: 

 

Ф

I 

= K

1

C

I 

,                                              (6.60) 

 

ГДЕ  K

1

 – КОЭФФИЦИЕНТ  ПРОПОРЦИОНАЛЬНОСТИ,  А  НАПРЯЖЕНИЕ,  РЕГИСТРИРУЕМОЕ 

ПЛАТОЙ НВЛ-08, ПРЯМО ПРОПОРЦИОНАЛЬНО ОСВЕЩЕННОСТИ: 

 

V

I

 = C

Ф

N

Ф

Ф,                                            (6.61) 

 

ГДЕ  C

Ф 

 

И 

 

N

Ф

 – КОЭФФИЦИЕНТЫ  ФОТОМЕТРА,  ТО  МОЖНО  ВЫРАЗИТЬ  СРЕДНЮЮ 

ВЫБОРОЧНУЮ  ДИСПЕРСИЮ  КОНЦЕНТРАЦИИ 

2

C

σ

  ЧЕРЕЗ  СРЕДНЮЮ  ВЫБОРОЧНУЮ 

ДИСПЕРСИЮ НАПРЯЖЕНИЯ 

2

V

σ

, ПОДСТАВИВ (6.60) – (6.61) В (6.58): 

 

2

2

2

V

CV

C

k

σ

=

σ

,                                        (6.62) 

ГДЕ 

1

ф

ф

1

k

n

C

k

CV

=

. 

ПОДСТАВИВ ВЫРАЖЕНИЕ ДЛЯ 

2

C

σ

 В УРАВНЕНИЕ (6.59), ПОЛУЧИМ 

 

1

100

2

c

−

σ

=

N

N

V

V

V

.                                   (6.63) 

 

ЭТА 

ЗАВИСИМОСТЬ 

ИСПОЛЬЗОВАЛАСЬ 

ДЛЯ 

РАСЧЕТА 

КОЭФФИЦИЕНТА 

НЕОДНОРОДНОСТИ,  ДИНАМИКА  ИЗМЕНЕНИЯ  КОТОРОГО  ОТОБРАЖАЛАСЬ  НА  МОНИТОРЕ 
КОМПЬЮТЕРА  И  ОДНОВРЕМЕННО  ЗАПИСЫВАЛАСЬ  В  ФАЙЛ  НА  ЕГО  ЖЕСТКОМ  ДИСКЕ.  
В  ДАЛЬНЕЙШЕМ  ЭТИ  ДАННЫЕ  БЫЛИ  ИСПОЛЬЗОВАНЫ  ДЛЯ  АППРОКСИМАЦИИ 
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ ЗАВИСИМОСТИ КОЭФФИЦИЕНТА НЕОДНОРОДНОСТИ ОТ ВРЕМЕНИ 
ПЕРЕРАБОТКИ.