Автоматизированное проектирование и расчет шнековых машин - часть 49

ПРОГРАММА 9 

 

Расчёт оптимальных технологических и конструктивных параметров процесса и оборудования 

экструзии резиновых смесей 

 

'                                               OPTISCRE.BAS 
'Минимизация целевой функции методом скользящего допуска 
'Расчет оптимальных технологических и конструктивных параметров  
' процесса экструзии резиновых смесей с учётом минимизации    технологической мощности и получе-
ния качественного экструдата 
 

      DECLARE SUB FEAS () 
      DECLARE SUB STAR () 
      DECLARE SUB WRIT () 
      DECLARE SUB SUMR () 
      DECLARE SUB PROB (INQ) 
      DIM  SHARED  X#(50),  X1#(50,  50),  X2#(50, 50), R#(100), R1#(100), R2#(100), R3#(100), 

SUM#(50), F#(50), SR#(50), ROLD#(100), H#(50), FLG#(10), A#(50, 50) 

      COMMON SHARED NX, NC, NIC, STEP0#, ALFA#, BETA#, GAMA#, IN, INF, FDIFER#, 

SEQL#, K1, K2, K3, K4, K5, K6, K7, K8, K9, FOLD#, L5, L6, L7, L8, L9, R1A#, R2A#, R3A# 

      OPEN "flexbt5.res" FOR OUTPUT AS #1 
      PRINT #1, "             N , Q" 
      PRINT "-----------------------------------------------------------" 
      PRINT #1, "            ------------------------------------------------------------" 
      FDIFER# = 1# 
      NX = 5            'общее число переменных 
      NC = 2            'общее число ограничений в виде равенств 
      NIC = 13           'общее число ограничений в виде неравенств 
      SIZE# = .003#          'опред. размер деформ. многогранника 
      CONVER# = .01#   'используется для окончания поиска 
      ALFA# = 1# 
      BETA# = .5# 
      GAMA# = 2# 
10    STEP0# = SIZE# 
      X#(1) = 17#        ' FI, [град] координаты 
      X#(2) = .01# '         h, [м] стартовой 
      X#(3) = 3.200000000000001D-02' D, [м] точки 
      X#(4) = 50 / 60# ‘W, [c^-1] 
      X#(5) = .32# ‘L, [м] 
      IF FDIFER# < CONVER# THEN GOTO 9999 
      PRINT " <<<<< *HAЧAЛO BЫЧИCЛEHИЙ* >>>>>" 
      PRINT #1, "             <<<<< *HAЧAЛO BЫЧИCЛEHИЙ* >>>>>" 
      PRINT "-----------------------------------------------------------" 
‘Далее с помощью кнопки “F2” войти в подпрограмму SUB PROB (INQ) и ввести с клавиату-

ры в тексте программы соответствующие параметры. 

Затем запустить программу на счёт (F5) 

 
SUB PROB (INQ) 
‘Реологические константы MU [Па с^pm] 
MU = 100000: pm = .32 
‘Перепад давления dP [Па] 
dP = 10000000 
‘Производительность шнековой машины Q [м^3/c] 
      Q = .00005 
‘Плотность материала шнека RO1 [кг/м^3] 
      RO1 = 7850 

‘Допускаемое напряжение материала шнека SIG [Па] 
      SIG = 3E+08 
‘Модуль Юнга E [Па] 
      E = 2E+11 
      IF X#(2) < 0 THEN X#(2) = .00000001# 
      IF X#(3) < 0 THEN X#(3) = .00000001# 
      IF X#(4) < 0 THEN X#(4) = .00000001# 
‘Диаметр осевого отверстия шнека d1 [м] 
      d1 = .001 
‘Ширина витка шнека E1 [м] 
 E1 = .003 
‘Шаг нарезки шнека 
      t1 = 3.14 * X#(3) * TAN(X#(1) * 3.14 / 180) 
      CS = COS(X#(1) * 3.1416 / 180) 
      SN = SIN(X#(1) * 3.1416 / 180) 
‘Ширина канала нарезки шнека 
      W1 = (t1 - E1) * CS 
      PRINT "t1="; t1; "CS="; CS; "X#(2)="; X#(2); "W1="; W1 
      Fg = 1: Fp = 1 
‘Расчёт отношения глубины винтового канала к его ширине 
      'hb = X#(2) / W1 
‘Расчёт коэффициентов прямотока и обратного потока 
      'Fg = .19191 + .81888 * EXP(-hb) 
      'Fp = .0614 + .9504 * EXP(-hb) 
‘Расчёт производительности шнековой машины 
      Q# = W1 * X#(2) * 3.14 * X#(3) * X#(4) * CS * Fg / 2 

4 REM "расчет температуры резиновой смеси T" 
Tz = 75: T0 = 50: RO = 1200: C = 2100: LA = .22 
Ts# = Tz 
5 'AL = 175 - .833333 * Ts# 
KA = AL * X#(2) / LA: b2 = .005 
'PRINT AL 
A = 2 * AL * W1 / (RO * C * Q#) 
T# = Tz + MU * X#(2) ^ 2 / (2 * KA * LA) * (3.14 * X#(3) * X#(4) / X#(2)) ^ (pm + 1) * EXP(-b2 * Ts#) * (1 
+ (EXP(-A * X#(5)) - 1) / (A * X#(5))) 
Ts1# = T# + (Tz - T0) * (EXP(-A * X#(5)) - 1) / (A * X#(5)) 
IF ABS((Ts1# - Ts#) / Ts1#) * 100 <= 1 THEN 23 ELSE 19 
19 'PRINT "Ts1#="; Ts1#; Ts# 
Ts# = Ts1#: GOTO 5 
23 T# = Tz + MU * X#(2) ^ 2 / (2 * KA * LA) * (3.14 * X#(3) * X#(4) / X#(2)) ^ (pm + 1) * EXP(-b2 * Ts1#) 
   TD# = T# - (MU * X#(2) ^ 2 / (2 * KA * LA) * (3.14 * X#(3) * X#(4) / X#(2)) ^ (pm + 1) * EXP(-b2 * Ts1#) 
- T0 + Tz) * EXP(-A * X#(5)) 
'PRINT "TD#="; TD#; KA 
REM "расчет коэффициента EE" 
AN = 0: ak = X#(5) / SN: KP = 16: E3 = .01: N11 = 2 
31  H = (ak - AN) / N11: X1 = AN: S = 0 
32  X2 = X1 + H: X3 = (X1 + X2) / 2 
IF X2 > ak THEN 47 
X5 = X1: GOTO 51 
33 F1 = TD1 
X5 = X3: GOTO 52 
34 F2 = TD1 
X5 = X2: GOTO 53 
36 F3 = TD1 
  I0 = (H / 6) * (F1 + F2 + 4 * F3) 
  S = S + I0: X1 = X2 

  GOTO 32 
47 N11 = N11 * 2 
  I22 = S 
 'PRINT "I11="; I11; "I2="; I22; N11 
  IF ABS(I11 - I22) <= E3 * KP THEN 49 ELSE 48 
48 I11 = I22: GOTO 31 
49 EE = I22 / ak 
'PRINT X#(1); X#(2); X#(3); X#(4); X#(5) 
  GOTO 57 
51 T# = Tz + MU * X#(2) ^ 2 / (2 * KA * LA) * (3.14 * X#(3) * X#(4) / X#(2)) ^ (pm + 1) * EXP(-b2 * Ts1#) 
TD1# = T# - (MU * X#(2) ^ 2 / (2 * KA * LA) * (3.14 * X#(3) * X#(4) / X#(2)) ^ (pm + 1) * EXP(-b2 * Ts1#) 
- T0 + Tz) * EXP(-A * X#(5)) 
TD1 = EXP(-b2 * TD1#) 
GOTO 33 
52 T# = Tz + MU * X#(2) ^ 2 / (2 * KA * LA) * (3.14 * X#(3) * X#(4) / X#(2)) ^ (pm + 1) * EXP(-b2 * Ts1#) 
TD1# = T# - (MU * X#(2) ^ 2 / (2 * KA * LA) * (3.14 * X#(3) * X#(4) / X#(2)) ^ (pm + 1) * EXP(-b2 * Ts1#) 
- T0 + Tz) * EXP(-A * X#(5)) 
TD1 = EXP(-b2 * TD1#) 
GOTO 34 
53 T# = Tz + MU * X#(2) ^ 2 / (2 * KA * LA) * (3.14 * X#(3) * X#(4) / X#(2)) ^ (pm + 1) * EXP(-b2 * Ts1#) 
TD1# = T# - (MU * X#(2) ^ 2 / (2 * KA * LA) * (3.14 * X#(3) * X#(4) / X#(2)) ^ (pm + 1) * EXP(-b2 * Ts1#) 
- T0 + Tz) * EXP(-A * X#(5)) 
TD1 = EXP(-b2 * TD1#) 
GOTO 36 
57    Q1 = W1 * X#(2) * 3.14 * X#(3) * X#(4) * CS * Fg / 2 
Q2 = W1 * X#(2) ^ (2 + pm) * Fp * dP * SN / (12 * MU * (3.14 * X#(3) * X#(4)) ^ (pm - 1) * X#(5) * EE) 
      Q1# = Q1 - Q2 
      IF ABS(Q1# - Q#) / Q# * 100 <= 1 THEN 59 ELSE 58 
58    Q# = Q1#: GOTO 5 
59 REM "расчет интеграла Бейли JB" 
TAU = (W1 * X#(2) / SN * X#(5)) / Q# / 60 
dTAU = 1 / 60 
TAUS1 = -16.17806: TAUS2 = 3131360 
61 JB0 = 0: XT5 = X#(5) * dTAU / TAU 
FOR X5 = 0 TO X#(5) STEP XT5 
T# = Tz + MU * X#(2) ^ 2 / (2 * KA * LA) * (3.14 * X#(3) * X#(4) / X#(2)) ^ (pm + 1) * EXP(-b2 * Ts1#) 
TDZ# = T# - (MU * X#(2) ^ 2 / (2 * KA * LA) * (3.14 * X#(3) * X#(4) / X#(2)) ^ (pm + 1) * EXP(-b2 * Ts1#) 
- T0 + Tz) * EXP(-A * X5) 
TDZK# = TDZ# + 273.15 
TAUS = (TAUS1 + TAUS2 / TDZK# ^ 2) ^ 2 
JB = JB0 + dTAU / TAUS: JB0 = JB 
NEXT X5 
EPS = ABS((JB - JB1) / JB) * 100 
'PRINT JB1; JB; dTAU; EPS 
IF EPS < 1 THEN 63 ELSE 62 
62 JB1 = JB: dTAU = dTAU / 1.5: GOTO 61 
63 'PRINT "TAU="; TAU; "JB="; JB; XT5 
99    IF INQ = 2 THEN GOTO 100 
      IF INQ = 3 THEN GOTO 200 
NN1 = MU * W1 * (3.14 * X#(3) * X#(4)) ^ (1 + pm) / X#(2) ^ pm * (4 * SN ^ 2 + CS ^ 2) * X#(5) * EE / SN 
NN2 = 3.14 * X#(3) * X#(4) * CS / 2 * W1 * X#(2) * dP 
NN3 = (3.14 * X#(3) * X#(4)) ^ (pm + 1) * MU * E1 * X#(5) / TAN(X#(1) * 3.1416 / 180) / d1 ^ pm * EXP(-
b2 * Tz) 

    R#(14) = NN1 + NN2 + NN3 
95    Q1 = W1 * X#(2) * 3.14 * X#(3) * X#(4) * CS * Fg / 2 
      Q2 = W1 * X#(2) ^ (2 + pm) * Fp * dP * SN / (12 * MU * (3.14 * X#(3) * X#(4)) ^ (pm - 1) * 

X#(5) * FZ) 

      Q# = Q1 - Q2 
NN1 = MU * W1 * (3.14 * X#(3) * X#(4)) ^ (1 + pm) / X#(2) ^ pm * (4 * SN ^ 2 + CS ^ 2) * X#(5) 

* FZ / SN 

NN2 = 3.14 * X#(3) * X#(4) * CS / 2 * W1 * X#(2) * dP 
NN3 = (3.14 * X#(3) * X#(4)) ^ (pm + 1) * MU * E1 * X#(5) / TAN(X#(1) * 3.1416 / 180) / d1 ^ pm 

* FZ 

R#(13) = NN1 + NN2 + NN3 
' "расчет шнека на прочность, жесткость и устойчивость" 
FI = X#(1) 
h = X#(2) 
d = X#(3) 
W4 = X#(4) * 60 
L = X#(5) 
A = 400: DIM MIZ(A), X(A), MK(A), FP1(A) 
' "ДОПУСКАЕМОЕ НАПРЯЖЕНИЕ (SIG), [Па]" 
' "ПЛОТНОСТЬ МАТЕРИАЛА ШНЕКА, [КГ/М^3]" 
d11 = .01 ' "ДИАМЕТР ОСЕВОГО ОТВЕРСТИЯ ШНЕКА, [М]" 
ZX = 10: dX = L / ZX:  PI = 3.14: FI = FI * PI / 180 
 'A = PI * d * h * (t1 - E1) * COS(FI) ^ 2 / 2 
 'B = h ^ 3 * (t1 - E1) * SIN(2 * FI) / (24 * L) 
 'GAM = PI ^ 2 * d ^ 2 * DL ^ 3 * TAN(FI) * SIN(FI) / (10 * E1 * L) 
 'Q = A * K * N / (K + B + GAM):  'PRINT "Q="; Q; "[М^3/c]" 
 MKR = 9.55 * R14 / W4: F = 3.14 * d ^ 2 / 4 
'"РАСЧЕТ УСИЛИЯ ОТ ДАВЛЕНИЯ ФОРМОВАНИЯ" 
P1 = F * dP 
' "УСИЛИЕ ОТ ДАВЛЕНИЯ ФОРМОВАНИЯ, P1="; P1; " [н]" 
' "РАСЧЕТ ГИБКОСТИ ШНЕКА" 
AL1 = d11 / d 
F1 = 3.14 * d ^ 2 / 4 * (1 - AL1 ^ 2) 
J1 = 3.14 * d ^ 4 / 64 * (1 - AL1 ^ 4) 
I = d * SQR(1 + AL1 ^ 2) / 4: MU1 = 2 
190 LA1 = MU1 * L / I 
'PRINT "РАСЧЕТ ПО ПЕРВОМУ ВАРИАНТУ - НА ПРОЧНОСТЬ" 
'"РАСЧЕТ МОМЕНТА ВРЕМЕННОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ КРУЧЕНИЯ" 
WR = 3.14 * d ^ 3 * (1 - AL1 ^ 4) / 16 
'"РАСЧЕТ МАКСИМАЛЬНОГО НАПРЯЖЕНИЯ КРУЧЕНИЯ" 
TAUmax = MKR / WR 
'"РАСЧЕТ МАКСИМАЛЬНОГО ИЗГИБАЮЩЕГО МОМЕНТА В ОПАСНОМ СЕЧЕНИИ" 
FOR A = 0 TO ZX 
X(A) = dX * A: MIZ(A) = RO1 * F1 * X(A) ^ 2 / 2 * 10 
MK(A) = 9.55 * R14 / W4 / 1000: FP1(A) = RO1 * F1 * X(A) ^ 4 / (8*E*J1): NEXT A 
'MIZmax = RO1 * F1 * L ^ 2 / 2 * 10 
'PRINT MIZmax 
'"РАСЧЕТ МОМЕНТА ВРЕМЕННОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ИЗГИБА" 
Wh0 = 3.14 * d ^ 3 * (1 - AL1 ^ 4) / 32 
'"РАСЧЕТ МАКСИМАЛЬНОГО НАПРЯЖЕНИЯ ИЗГИБА" 
SIGRmax = P1 / F1 
SIGmax = SIGRmax + MIZmax / Wh0 
'"РАСЧЕТ ЭКВИВАЛЕНТНОГО НАПРЯЖЕНИЯ " 
SIGekv = SQR(SIGmax ^ 2 + 4 * TAUmax ^ 2) 
Fmax1 = RO1 * F1 * L ^ 4 / (8 * E * J1) 
K1 = SQR(P1 / (E * J1)) 
A1 = RO1 * F1 * (L - (SIN(K1 * L)) / K1) / (K1 * COS(K1 * L)) 
Fmax01 = RO * F1 / K1 ^ 2 * (1 / K1 ^ 2 + L ^ 2 / 2) 
Fmax02 = 1 / K1 * (RO1 * F1 / K1 ^ 3 + A1 * L) * COS(K1 * L)