Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Обзор и анализ работ по методам соединения кон- вейерных лент и расчету тепловых режимов вулкан изацион-ных прессов . 8
1.1. Методы соединения резинотканевых и резинотросовых кон-вейерных лент 8
1.2. Прессы для вулканизации стыковых соединений конвейерныхлент 16
1.3. Методы теплового расчета вулканизационных прессов длясоединения конвейерных лент 24
1.4. Направления, цель и основные задачи исследования 30
Глава 2. Разработка расчетных тепловых моделей элементоввулканизационного пресса с саморегулируемыми источниками тепла 33
2.1. Постановка задачи 33
2.2. Анализ влияния конструктивной схемы переносного вулкани-зационного пресса с саморегулируемыми нагревательными элементами на тепловое поле 35
2.3. Анализ свойств и тепловая модель саморегулируемых источ-ников тепла и нагревательных плит 42
2.4. Разработка тепловых моделей пассивных элементоввулкан изационного пресса 55
2.5. Особенности расчетных моделей элементов пресса различ-ного функционального назначения 65
2.6. Приближенное определение приведенных коэффициентовтеплообмена консольных элементов вулканизационногопресса с окружающей средой 68
Глава 3. Анализ распределения температуры на поверхностинагревательных плит вулканизационного пресса с саморегулируемыми источниками тепла 72
1. Постановка задачи 72
2. Расчетная тепловая модель вулканизационного пресса 73
3. Определение оптимальной плотности источников тепла, обеспечивающей равномерное поле температур 89
4. Анализ влияния различных факторов на оптимальную плотность и мощность источников тепла - 94
5. Анализ влияния различных факторов на мощность тепловогобарьера нагревательных плит 97
Глава 4. Экспериментальные исследования температурного поля вулканизационного пресса с позисторными источниками тепла 113
1. Условия и методика выполнения экспериментальных исследований- 115
2. Анализ экспериментального распределения температуры наповерхности стыкового соединения в продольном и поперечном направлениях 120
3. Анализ экспериментальных данных о влиянии на неравно-мерность температурного поля расстояния между дискретными источниками тепла 124
4. Анализ экспериментальных данных о влиянии тепловогобарьера на неравномерность распределения температуры на концах нагревательных плит 127
Заключение 131
Список использованной литературы 133
- Прессы для вулканизации стыковых соединений конвейерныхлент
- Анализ влияния конструктивной схемы переносного вулкани-зационного пресса с саморегулируемыми нагревательными элементами на тепловое поле
- Особенности расчетных моделей элементов пресса различ-ного функционального назначения
- Анализ влияния различных факторов на оптимальную плотность и мощность источников тепла
Введение к работе
Ленточные конвейеры, благодаря их высокой производительности, простоте конструкции и обслуживания, низким эксплуатационным затратам и высокой надежности работы, являются наиболее эффективным средством непрерывного транспорта в горной промышленности. Это подтвердили и итоги реструктуризации горной промышленности, прошедшей в последние годы. Несмотря на сокращение удельного веса магистрального конвейерного транспорта на открытых угольных разработках, он остается основой транспортных систем на угольных шахтах. Уже в течение многих лет расширяется область применения ленточных конвейеров на открытых разработках скальных пород и руд, на карьерах черной и цветной металлургии.
В связи с постоянным увеличением производительности и длины ленточных конвейеров, предъявляются повышенные требования к надежности их работы. Показатели надежности большинства узлов современных ленточных конвейеров являются весьма высокими. В то же время наиболее слабым местом продолжают оставаться стыковые соединения ленты. Вследствие их разрушения нарушается ритмичная работа горных предприятий, увеличивается расход конвейерных лент и стоимость транспортирования. В настоящее время считается бесспорным преимущество метода горячей вулканизации перед другими способами стыковки конвейерных лент. Для резинотросовых лент этот способ вообще является единственно допустимым. Но продолжительность работы вулканизированных стыковых соединений даже в одинаковых условиях эксплуатации колеблется в очень широких пределах - от нескольких недель до нескольких месяцев и даже лет.
Как показали исследования, прочность, долговечность и надежность работы стыковых соединений снижается вследствие дефектов вулканизации: различная толщина резиновой прослойки (от 0,1-0,2 до 3-4 мм), различие в качестве резины прослойки и прочности ее связи с прокладками по площади стыка - в одних местах резина прослойки монолитная, и прочность ее связи с прокладками выше средних значений, в других, часто на больших участках, прослойки состоят из пористой или губчатой резины с низкими физико-механическими свойствами и имеют слабую связь с прокладками; недовулканизация и «пережоги» отдельных участков резиновой прослойки. Такие же дефекты имеются в резине заделки концов стыковых соединений.
Целью работы является снижение неравномерности температурного поля нагревательных плит вулканизационного пресса с позисторными источниками тепла, обеспечивающего повышение качества вулканизируемых соединений лент конвейеров горной промышленности.
Идея работы состоит в снижении неравномерности температурного поля нагре вательных плит, обеспечиваемой рациональной плотностью размещения источников тепла, которая определяется на основе математической модели тепловых потоков внутреннего и внешнего теплообмена вулканизационного пресса. Основные научные положения, выносимые на зашиту: расчетные тепловые модели конструктивных элементов вулканизационного пресса составляются путем комбинирования трех универсальных идеализированных элементов: термически тонких листов, бесконечных тонких стенок и теплоотдающих ребер; математическая модель распределения тепловых потоков и температуры в элементах вулканизационного пресса представлена в виде сочетания двух видов теплообмена: внутреннего теплообмена между элементами пресса через соединяющие их термически тонкие листы и внешнего теплообмена через тепло-отдающие ребра, присоединенные к указанным термически тонким листам; необходимая равномерность температурного поля на границах нагревательных плит пресса обеспечивается при помощи тепловых барьеров на их краях, тепловая мощность которых должна быть пропорциональна термическому сопротивлению теплоизоляционного слоя пресса. Научная новизна работы состоит в разработке: тепловых моделей основных конструктивных элементов вулканизационного пресса, эквивалентной схемы их сопряжений, общей схемы те- плообмена и математической модели распределения тепловых потоков температуры в элементах пресса; в установлении зависимостей: для определения тепловых потоков и температуры пресса, для оценки влияния на неравномерность температурного поля нагревательных плит пресса дискретного характера размещения источников тепла в нагревательных плитах пресса, для расчета теплоотдачи от элементов пресса в окружающую среду.
Достоверность основных научных положений подтверждена экспериментальными исследованиями, выполненными на основании научно спланированных экспериментов, которые проведены на специально подготовленном образце пресса, а также в промышленных условиях на лентах действующих конвейеров и статистической обработкой экспериментальных данных.
Достоверность результатов теоретических исследований подтверждена удовлетворительной корреляцией теоретических исследований и экспериментальных данных (расхождение 10 %).
Научное значение работы состоит в разработке и обосновании математической модели тепловых процессов в элементах вулканизационного пресса, в обосновании способа обеспечения равномерности температурного поля нагревательных плит путем создания тепловых барьеров на их границах и разработке метода расчета рациональной плотности размещения источников тепла.
Практическое значение работы заключается в разработке рекомендаций по созданию заданного температурного режима вулканизационного пресса с позисторными нагревательными элементами.
Реализация результатов работы:
Разработанные в работе рекомендации по созданию температурного режима использованы при создании пресса, обеспечивающего заданную неравномерность температурного поля вулканизации, при промышленном изготовлении вулканизаци-онных прессов с позисторными элементами типа ПСШ1 (изготовлено 84 пресса), используемых на шахтах (взрывобезопасный вариант), типа ПСС (изготовлено 27 прессов), используемых в карьерах, предприятиях металлургии и других предприятиях
Апробация работы. Работа и основные ее положения докладывались на научных симпозиумах "Неделя горняка - 2002, 2003" в МГГУ, на первой и третьей Международной научно-практической конференции по проблемам конвейерного транспорта в г. Боровичи в 2000 и 2003 г.г., на семинаре Госгортехнадзора России по усовершенствованию надзорной работы в электромеханическом хозяйстве подконтрольных угольных предприятий в Новокузнецке в ноябре 1999 г., в отделе подземного транспорта ИГД им. А.А. Скочинского в 2001 г.
Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано шесть научных статей, одно свидетельство на полезную модель и один патент на изобретение.
Объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав и заключения, содержит 32 рисунка, 4 таблицы и список литературы из 66 наименований.
Прессы для вулканизации стыковых соединений конвейерныхлент
Вулканизационные прессы по своему назначению подразделяют на стационарные и переносные. Для использования в горной промышленности основной интерес представляют переносные прессы. Поскольку только угольная промышленность потребляет около 30% выпускаемых отечественными заводами конвейерных лент, в горной промышленности в эксплуатации находится широкая гамма переносных вулканизационных прессов [5, 66]. По системе создания давления эти прессы подразделяют на винтовые, диафрагменные и гидродомкратные [45], по системе нагрева - с обогревом стыка электронагревателями различных типов и горячим теплоносителем, нагреваемым во внешнем нагревательном устройстве и циркулирующим через нагревательные плиты, которые могут быть жесткими или эластичными.
К вулканизационным прессам предъявляют следующие требования [45]: - быстрый нагрев стыка до температуры вулканизации; - поддержание с высокой точностью температуры вулканизации; - обеспечение равномерности температурного поля вулканизируемого стыка и давления по его площади; - быстрое охлаждение стыка до температуры 70...80С, при которой снимается давление со стыка; - вулканизация всей площади стыка за одну установку пресса; - минимальные потери тепла во внешнюю среду, обеспечивающие экономичность пресса; - быстроразборная конструкция с небольшими габаритами и массой (до 85 кг) отдельных частей пресса; - безопасность в эксплуатации и рудничное взры воза щи ще иное исполнение при использовании в шахтных условиях. Рассмотрим эксплуатируемые вулканизационные прессы по группам, в связи с особенностями их конструкции: 1)с эластичными масляными нагревательными плитами, в которых совмещены функции нагрева и прессования за счет объемного расширения масла при нагреве в замкнутом объеме. Нагрев осуществляется проволочными омическими нагревателями, погруженными в теплоноситель - трансформаторное масло (прессы типа ТСА Боровичского завода "Полимермаш");
Прессы ТСА общепромышленного исполнения предназначены для стыковки резинотканевых лент. Прессы имеют совмещенный узел нагрева и прессования зоны стыка конвейерной ленты, выполненный в виде силовой металлической диафрагмы, заполненной минеральным маслом. Пресс отличается малыми габаритами и массой составных частей, простотой в наладке и эксплуатации. Схема стыка - прямоугольная, максимальная ширина ленты до 1600 мм. В настоящее время прессы ТСА сняты с производства, как морально устаревшие из-за особенности эксплуатации - необходимости строго горизонтального расположения нагревательных плит при вулканизации, что нередко весьма затруднительно обеспечить в условиях горного предприятия;2) с эластичными нагревательными плитами с проволочными нагревателями и диафрагменными гидравлическими нажимными устройствами (апример, прессы канадской фирмы "АЛМЕКС");3) с эластичными масляными нагревательными плитами, в которых совмещены функции нагрева и прессования при циркуляции (под необходимым давлением) жидкого теплоносителя через нагревательные плиты. Нагрев теплоносителя (обезвоженное компрессорное масло КС-19) осуществляется в отдельном устройстве, связанном с нагревательными плитами гибкими трубопроводами высокого давления (прессы ПВШ-120 и ПВШ-120-01 Александровского машиностроительного завода Пермской обл.).
Прессы вулканизационные ПВШ-120 предназначены для стыковки и ремонта резинотканевых и резинотросовых лент шириной до 1200 мм в условиях угольных шахт. Нагревательные диафрагмы представляют собой плоские емкости из тонколистовой стали с расположенными внутри перегородками. Прессы имеют РВ исполнение. В настоящее время применение прессов ПВШ в условиях шахт запрещено Госгортехнадзором РФ из-за особенностей эксплуатации, нарушение ко торых приводит к возгоранию теплоносителя при попадании его на открытые участки нагревательных плит;4) с жесткими нагревательными плитами с омическими проволочными нагревателями и узлами давления, выполненными в виде эластичных диафрагм, вкоторые под необходимым давлением подается рабочая жидкость от электрифицированной или ручной гидростанции Прессы ПС, ПСА Боровичского завода "По лимермаш"). По условиям заказа прессы могут быть оснащены узлами давления,выполненными в виде замкнутых эластичных диафрагм, заполненных жидкостью,при этом давление создается за счет объемного расширения жидкости (минерального масла) в замкнутом объеме при разогреве нагревательных плит (прессы типаПСА и ПСА-Л Боровичского завода "Полимермаш").
Прессы выпускаются в общепромышленном исполнении, имеют нагревательные плиты с омическими нихромовыми (сухими) нагревателями. Управление температурой нагрева производится в автоматическом или ручном режиме от отдельного шкафа управления. Прессы ПС и ПСА имеют модульную конструкцию, позволяющую производить вулканизацию стыков неограниченной длины, кратной для прямоугольных стыков прессов ПСА 270 мм, для косоугольных стыков прессов ПСА - 285 мм, для косоугольных стыков прессов ПС 570 мм. Длина прямоугольных стыков прессов ПСА-Л составляет 765 мм. Максимальная ширина конвейерных лент 1600 мм. Прессы ПСА и ПС предназначены для стыковки резинотросовых и резинотканевых конвейерных лент, прессы ПСА-Л-для резинотканевых.;5) с жесткими нагревательными плитами с омическими проволочными набалки гидроцилиндров, в которые под необходимым давлением подается рабочаяжидкость от отдельной гидростанции (прессы типа ПСТ Боровичского завода "Полимермаш", прессы типа RO/RQ германских фирм "НИЛОС" и "КЮННЕТ УНДКНЕХЕЛЬ", прессы фирмы "YBT" Чехии, прессы типа ВГШ-1А, ВГШ 2 Рутченков ского рудоремонтного завода (Украина) и др.).Прессы имеют общепромышленное исполнение. Нагревательные плиты с омическими нихромовыми (сухими) нагревателями могут поддерживать температуру в автоматическом или ручном режиме. Прессы имеют узлы давления, выполненные в виде блоков гидроцилиндров, устанавливаемых в каждой паре силовых
Анализ влияния конструктивной схемы переносного вулкани-зационного пресса с саморегулируемыми нагревательными элементами на тепловое поле
На рис. 2.1 приведена типичная конструктивная схема переносного вулка-низационного пресса с позисторными нагревательными элементами (поперечное сечение вулканизируемого стыкового соединения) [4]. Вулканизируемое стыковое соединение ленты 1 ограничено в поперечном сечении сверху и снизу выравнивающими стальными листами 2, а с боков - стальными ограничительными линейками 3, имеющими толщину, равную толщине стыкового соединения. Стальные нагревательные плиты 4 имеют консольные ребра 5, на которых расположены электрические соединительные коробки. Консоли верхней и нижней нагревательных плит вынесены по разные стороны пресса. Теплоизоляционный слой 6 изготавливается из асбеста, специальной фанеры или конвейерной ленты. В нижней (а иногда в верхней) части пресса расположена гидравлическая диафрагма 7 для создания необходимого давления нагревательных плит на ленту; она сварена из тонкого металлического листа и заполнена маслом, водомасляной эмульсией или водой, подаваемыми через трубопровод 8. Верхние и нижние стяжные балки 9 соединены стяжными болтами с гайками. Для крепления болтов стяжные балки также снабжены консольными ребрами и крепящимися на них кронштейнами с отверстиями под болты. На рис. 2.1 ,б показано в плане крепление ограничительных линеек 3: они соединены поперечными планками 10, пропущенными как под лентой, так и над лентой. Шпильки (винты) 11 предназначены для замыкания силового каркаса и соединяют между собой нижние и верхние силовые балки.
Нагревательные плиты, стяжные балки, а иногда и диафрагмы давления пресса, имеют модульное исполнение (рис. 2.2,а). Для вулканизации необходимой длины стыкового соединения Lcm пресс набирается из нескольких таких модулей (2на рис.2.2,а). Для разной ширины вулканизируемой ленты Вп изготавливаются модули различной длины. На рис. 2.2,6 показан пример поперечного сечения модуля стяжной балки. Он состоит из двух двутавров 3, соединенных кронштейнами для стяжных болтов 4 посредством консольных ребер 5. В некоторых конструкциях переносных вулканизационных прессов стяжные балки имеют коробчатую конструкцию и составлены из гнутого листа.
Анализ общей конструктивной схемы переносного вулканизационного пресса показывает, что основными элементами, отдающими тепло в окружающую среду, являются свободные концы конвейерной ленты, стяжные балки, а также консольные ребра нагревательных плит и стяжных балок и закрепленные на них элементы. При этом консольные элементы нагревательных плит имеют асимметричное расположение относительно продольной оси пресса. В то же время, нужно отметить полную однородность конструктивных элементов вдоль оси вулканизируемой ленты и практическое отсутствие консольных теплоотдающих элементов в этом направлении.
Кроме того, тепло отводится в окружающую среду с относительно небольших боковых поверхностей выравнивающих листов, ограничительных линеек, нагревательных плит, диафрагмы и теплоизоляционных листов. Эти поверхности невелики вследствие малой относительной толщины указанных элементов.Некоторые элементы пресса образуют замкнутые контуры: верхние и нижние нажимные балки со стяжными шпильками (винтами), ограничительные линейки с соединительными планками (см. рис.2.1,б). кронштейн стяжного болтового соединения; 5 - реброНа рис 2.3 показана конструктивная схема одного модуля нагревательной плиты с позисторными источниками тепла [3].
В отдельном модуле нагревательного устройства позисторные нагревательные элементы расположены в металлическом разъемном корпусе, состоящем из профилированного основания и плоской крышки, связанных винтовым соединением.На рис. 2.3,а изображен модуль нагревательного устройства, общий вид; на рис. 2.3,6 - нагревательный элемент в разрезе.
Рис. 2.3. Конструктивная схема нагревательного модуля (условные обозначения элементов приведены в тексте) Нагревательное устройство содержит позисторные нагревательные элементы 1, размещенные в разъемном корпусе, состоящем из основания 2 и крышки 3, соединенных друг с другом винтами 4. В основании 2 выполнены пазы 5 для размещения нагревательных элементов 1. Для защиты от внешних воздействий разъемный корпус помещается в герметичную стальную оболочку 6.
Позисторный нагревательный элемент 1 состоит из позисторов 7, располагаемых в гнездах сепаратора 9 позисторной дорожки, изготовленного из эластичного диэлектрического материала, например, из силиконовой резины. Сверху и снизу сепаратора 9 с позисторами 7 устанавливаются пластины из мягкого металла, например, из свинцовой фольги, и металлические токопроводящие шины 11 из материала хорошо проводящего электрический ток, например, из меди. На концах токопроводящих шин неразъемным способом устанавливаются токопроводы. Собранный позисторный элемент заключен в трубчатую оболочку 13 из эластичного диэлектрика.
Таким образом, конструктивная схема переносного вулканизационного пресса с саморегулируемыми нагревательными элементами характеризуется однородным строением и небольшими поверхностями теплообмена в направлении продольной оси (если не включать в конструкцию пресса вулканизируемую ленту). В то же время, в поперечном сечении конструкция пресса асимметрична и имеет ряд теплоотдающих консольных элементов, в том числе ребер. Поэтому можно предположить, что наибольшая неравномерность температурного поля пресса в плоскости вулканизируемого стыкового соединения ленты будет иметь место в поперечном направлении. Однако конструкция нагревательных модулей пресса такова, что позволяет регулировать плотность их теплового потока (путем изменения плотности расположения позисторов) вдоль поперечной оси вулканизируемой ленты. Таким образом, основной задачей при анализе температурного поля пресса является исследование неравномерности поля вдоль поперечной оси и разработка способов его сглаживания.
Особенности расчетных моделей элементов пресса различ-ного функционального назначения
Рассмотрим особенности конструкции различных элементов вулканизаци-онного пресса, влияющие на характеристики их расчетных моделей с учетом выполненного в настоящей главе анализа температурного поля параллелепипеда. Кроме того, отметим особенности свойств элементов пресса, вытекающие из функциональных требований к ним, которые можно использовать в целях у про ще ния расчетных моделей этих элементов, либо необходимо учесть, как дополнительные составляющие расчетных моделей.
Наиболее проста расчетная модель выравнивающего листа: он характеризуется малой толщиной, высокой теплопроводностью, режим теплоотдачи на боковых гранях - обычный, подчиняющийся уравнению Ньютона с добавлением по правок, определяемых функциями Ux и С/ Высокая теплопроводность и близость в идеале к термически тонкому телу, вытекают из функционального назначения листа - выравнивать давление в плоскости ху, не создавая при этом дополнительного теплового сопротивления.
Нагревательные плиты могут быть представлены каждая двумя телами, образующимися при разрезании плиты горизонтальной плоскостью по осям источников тепла. Как показано в п. 2.3, эти горизонтальные плоскости с высокой точностью совпадают с адиабатическими поверхностями. При этом тепловой поток от источников тепла необходимо делить на две неравные части, отдаваемые вниз и вверх от адиабатической поверхности.
Получающиеся в результате такого разреза части плит являются тонкими телами, обладающими высокой теплопроводностью и тепловой активностью в силу предъявляемых к ним функциональным требованиям. Тепловая активность телоценивается их коэффициентом тепловой активности є [34], при этом є — JcpJi, где р,с - плотность и удельная теплоемкость материала; Л - его коэффициенттеплопроводности. При контакте с телами, имеющими меньший коэффициент є, тела с высокой тепловой активностью характеризуются весьма малой граничной зоной, в которой происходит изменение температуры от внешнего его значения до внутреннего. При этом активное тело близко к термически тонкому.
С другой стороны, к нагревательным плитам предъявляется требование, противоречащее требованию высокой тепловой активности (и, следовательно, термической тонкости) - требование достаточного заглубления источников тепла в плитах, с тем, чтобы температурное поле на поверхности плит было максимально равномерным. Это требование удовлетворяется за счет большой разницы в теплопроводности шин и оболочки нагревательных дорожек (см. рис. 2.3). Кроме указанного, нагревательные плиты характеризуются наличием несимметрично расположенных относительно продольной оси консольных элементов, которые могут быть заменены эквивалентными ребрами с учетом коэффициента формы.
Особенностями диафрагмы являются высокая теплоизолирующая способность ее наполнителя (масло) и теплоотдача через тонкие боковые стенки (которые также могут быть заменены эквивалентными ребрами). При этом, считая верхний и нижний листы диафрагмы термически тонкими, приходим к выводу, что она наиболее близка к расчетной модели, приведенной на рис. 2.8, где в роли изолирующей стенки выступает слой жидкости в диафрагме.Теплоизолирующий слой в идеальном случае должен иметь на своей холодной поверхности идеально равномерное температурное поле в плоскости ху.Этот слой характеризуется низкой тепловой активностью (є мало). Но при этом можно с высокой точностью пренебречь краевыми эффектами, связанными с теплоотдачей от изоляции через боковые кромки в окружающую среду, имеющую еще более низкую тепловую активность.
Нажимные балки могут быть представлены, в отличие от других элементов пресса, в силу открытости в плоскости ху, ребрами с трехмерным тепловым потоком в окружающую среду, при этом во всех направлениях (x,y,z) существует система ребер. Кроме того, на торцах (вдоль оси х) ребра верхних балок соединены с ребрами нижних балок стяжными болтами, образуя замкнутый тепловой контур. Считая, что на средней части болтов имеется адиабатическое сечение, в силу симметрии их конструкции, и выполняя по ним условный разрез, можно представить торцевые ребра и болты балок, как ребра сложной формы (характеризуемой коэффициентом формы) с изолированными концами.
Вулканизируемое стыковое соединение лент имеет консольные практически бесконечные концы - ребра вдоль оси у. Кроме того, лента участвует в теплообмене пресса с окружающей средой через ограничительные планки, которые можно представить эквивалентными ребрами, присоединенными одновременно к нагревательным плитам. Особенностью ленты является и ее хорошая изолирующая способность. Поэтому к ее расчетной модели относится все, сказанное об особенностях расчетной модели теплоизоляционного слоя.
Анализ влияния различных факторов на оптимальную плотность и мощность источников тепла
Для целей анализа упростим выражение (3.36) и (3.37), учитывая, что величины р и рл имеют порядок Vg и ХС , где 5Я[ и 5Я - толщина соответствующихтермически тонких листов в структурной модели вулкан изацион ного пресса
Отсюда видно, что формула для оптимальной плотности распределения источников тепла содержит две составляющих, одна из которых зависит от координаты х, а вторая - от переменной (а-х). При достаточно больших отношенияхаА и a/s (а они имеют порядок 102) при х О и при х а можно рассматриватьтолько одну из этих составляющих, так как другая становится пренебрежимо малой. Поэтому взаимным влиянием граничных условий при л- о и х = а с достаточно высокой точностью можно пренебречь. На это указывают и полученные ранее формулы (2.30) и (2.31), отражающие взаимное влияние температур на двух границах произвольного пассивного элемента вулканизационного пресса. Тогда можно учесть несимметричное расположение консольных элементов нагревательных плит пресса введением различных по величине коэффициентов теплоотдачи аппри величинах shfiKi{a-x) и shp„x. При этом в выражении (3.40) вместо коэффициента 7а необходимо подставлять сумму коэффициентов теплоотдачи на границех = 0 и х = а. Наконец, учитывая в первом приближении в (3.36) и (3.37) малую величину у/ = H"R n2 -і «1, отражающую теплопроводность изоляции и теплоотдачу от нажимных балок, в выражениях (3.39) и (3.40) к коэффициенту ап необхо димо прибавлять поправочную величину, равную -уф Я . Как показывают ори ентировочные расчеты, эта величина может составлять до 25% от значения ап .
Общий вид функции, описывающей оптимальную плотность распределения источников тепла, показан на рис. 3.5.оси р{х) величину п-q{, где q{ - мощность одного источника (рис. 3.6).
Однако на практике реализовать оптимальную плотность распределения источников тепла весьма сложно из-за резкого изменения ее (в сотни раз) на краях нагревательных плит. Поэтому целесообразно рассмотреть вариант, когда нагревательные плиты выступают за края рабочей зоны пресса на некоторое расстояние А, а на отрезке А плотность источников тепла постоянна и принимается такой, что компенсирует торцевую теплоотдачу и препятствует утечке тепла из рабочей зоны вдоль оси х. При этом, очевидно, в рабочей зоне плит плотность можно принять постоянной и малой, необходимой лишь для компенсации теплоотдачи через теплоизоляционный слой.
Рассмотрим рациональную схему размещения источников тепла в нагревательных дорожках вулканизационного пресса при размещении дополнительных источников за пределами рабочей зоны, создающих тепловой барьер в торцах нагревательных плит. При этом на участке нагревательной дорожки длиной, равной ширине вулканизируемой ленты Вл плотность теплового потока от источников тепла постоянна и равна qHOM, а на участках, выступающих за пределы рабочей зоны она также постоянна и равна некоторой величине qr, необходимой для предотвращения утечки тепла из рабочей зоны через торцевые поверхности нагревательных плит и присоеди ненные к ним консольные элементы (рис. 3.7).
Очевидно, величина qT различна для краев верхних и нижних плит,ввиду различных коэффициентов теплообмена их с окружающей средой, а также различна для краев имеющих и не имеющих присоединенных консольных элементов. Эти различия будем характеризовать конкретными значениями среднего коэффициента теплообмена торцов плит с окружающей средой ат.
В средней (рабочей) части плит необходимая плотность теплового потока от источников тепла определится из уравнений (3.24), если считать t іл tHOM\ tH »/л tH0M. Далее все значения температуры будем приниматьравными разности ее абсолютного значения ta и температуры окружающей среды t0. Из присутствующих в выражениях (3.24) тепловых сопротивлений наиболее существенными являются сопротивление теплоизоляции Яи и сопротивление теплоотдаче через нажимные балки — (расчеты показывают,что оно имеет тот же порядок, что и ки). Заменим их суммарным сопротивлением RO. Тогда номинальная плотность теплового потока от источников тепла в рабочей зоне пресса должна быть равна
