МОДЕЛИРОВАНИЕ ПОЛНОГО ЦИКЛА ПРОЦЕССА ВУЛКАНИЗАЦИИ РЕЗИНОТЕХНИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ С УЧЕТОМ АВТОМАТИЧЕСКОГО ПИД-РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ
Рубрики: 2. ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ
Авторы:
1.
Тамбовский государственный технический университет
(Компьютерно-интегрированные системы в машиностроении, аспирант)
аспирант с 01.01.2022 по настоящее время
Тамбовская область, Россия
аспирант с 01.01.2022 по настоящее время
Тамбовская область, Россия
2.
Тамбовский государственный технический университет
(кафедра "Компьютерно-интегрированные системы в машиностроении", доцент)
сотрудник
Россия
сотрудник
Россия
Тип:
Статья
Страницы:
с 49
по 53
Статус:
Опубликован
Получено:
31.01.2026
Одобрено:
31.01.2026
Опубликовано:
31.01.2026
Язык материала:
русский
Ключевые слова:
ВУЛКАНИЗАЦИЯ, РЕЗИНОТЕХНИЧЕСКИЕ ИЗДЕЛИЯ, МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ, КИНЕТИКА
Аннотация:
При производстве резинотехнических изделий различного назначения процесс вулканизации является наиболее важным и энергозатратным этапом. В результате вулканизации резиновая смесь приобретает форму и эксплуатационные характеристики готового изделия. Поэтому разработка подходов к оптимизации режимных параметров вулканизации является актуальной задачей. В данной работе предлагается алгоритм численного моделирования полного цикла вулканизации с учетом разогрева нагревательных плит и пресс-формы, стабилизации температуры, загрузки резиновой смеси, вулканизации и извлечения готового изделия с его последующим остыванием на воздухе. Управление нагревом осуществляется в режиме ПИД-регулирования. Расчетная модель включает в себя нагревательные плиты с расположенными в них нагревательными элементами, контрольную термопару, пресс-форму и резиновую смесь. Моделирование вулканизации выполняется с использованием уравнений, описывающих три стадии: индукционный период, период вулканизации и период реверсии. Моделирование работы ПИД-регулятора основано на расчете управляющего воздействия с учетом антинасыщающих поправок интегральной части. Реализация алгоритма осуществляется в системе конечно-элементного анализа ANSYS 2019 R2 с использованием собственного программного модуля. Программа позволяет визуализировать поле степени вулканизации и температурное поле, чтобы оценить кинетику процесса вулканизации. Также в результате расчета выводятся данные об управляющем воздействии ПИД-регулятора и изменении температуры контрольной термопары. На основе численного моделирования полного цикла вулканизации можно выполнять оптимизацию режимных параметров (температуры нагрева и времени выдержки резиновой смеси в пресс-форме) и оценивать затраты электроэнергии при расчете себестоимости производства изделий из резины.
При производстве резинотехнических изделий различного назначения процесс вулканизации является наиболее важным и энергозатратным этапом. В результате вулканизации резиновая смесь приобретает форму и эксплуатационные характеристики готового изделия. Поэтому разработка подходов к оптимизации режимных параметров вулканизации является актуальной задачей. В данной работе предлагается алгоритм численного моделирования полного цикла вулканизации с учетом разогрева нагревательных плит и пресс-формы, стабилизации температуры, загрузки резиновой смеси, вулканизации и извлечения готового изделия с его последующим остыванием на воздухе. Управление нагревом осуществляется в режиме ПИД-регулирования. Расчетная модель включает в себя нагревательные плиты с расположенными в них нагревательными элементами, контрольную термопару, пресс-форму и резиновую смесь. Моделирование вулканизации выполняется с использованием уравнений, описывающих три стадии: индукционный период, период вулканизации и период реверсии. Моделирование работы ПИД-регулятора основано на расчете управляющего воздействия с учетом антинасыщающих поправок интегральной части. Реализация алгоритма осуществляется в системе конечно-элементного анализа ANSYS 2019 R2 с использованием собственного программного модуля. Программа позволяет визуализировать поле степени вулканизации и температурное поле, чтобы оценить кинетику процесса вулканизации. Также в результате расчета выводятся данные об управляющем воздействии ПИД-регулятора и изменении температуры контрольной термопары. На основе численного моделирования полного цикла вулканизации можно выполнять оптимизацию режимных параметров (температуры нагрева и времени выдержки резиновой смеси в пресс-форме) и оценивать затраты электроэнергии при расчете себестоимости производства изделий из резины.
Ключевые слова:
ВУЛКАНИЗАЦИЯ, РЕЗИНОТЕХНИЧЕСКИЕ ИЗДЕЛИЯ, МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ, КИНЕТИКА
ВУЛКАНИЗАЦИЯ, РЕЗИНОТЕХНИЧЕСКИЕ ИЗДЕЛИЯ, МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ, КИНЕТИКА
