Розроблення конструкції плити пресу та дослідження температурних параметрів її роботи
Автор: Корчук Віталій Ігорович
Кваліфікаційний рівень: магістр
Спеціальність: Комп'ютерний інжиніринг в машинобудуванні
Інститут: Інститут механічної інженерії та транспорту
Форма навчання: денна
Навчальний рік: 2025-2026 н.р.
Мова захисту: українська
Анотація: Конкурентоспроможність підприємств пов’язано з впровадженням у виробництво сучасних марок пресового технологічного обладнання. Для досягнення цього потрібно проводити комп’ютерне моделювання та застосувати математичні методи, що в свою чергу призводить до обґрунтування даного обладнання без його виготовлення. Проблема є присутня і вимагає розробки технічної системи з покращеними технологічними характеристиками а саме це нагрівальні плити пресів для виготовлення гумотехнічних виробів (ГТВ) та термічної обробки деталей. Випущена продукція і її якість визначається по об’єму рівномірністю температурних полів і залежить від конструкції плит пресів, прес-форм. Ставиться задача, щоб отримати в робочих поверхнях, рівномірне температурне поле на поверхні плити, тому що при цьому забезпечується нагрів прес-форм та виробів рівномірно. В основному сьогодні використовується індукційний спосіб нагрівання а при значних температурах нагріву доцільно використовувати омічний метод нагрівання. Процес дослідження нагрівальних плит пресів, яке виготовляє гумотехнічні вироби та здійснює термо обробку металевих виробів розглядається електричними, магнітними та тепловими процесами. Цей процес є складним і є проблема здійснення обліку нелінійних характеристик матеріалів плит та нагрівального обладнання, тому тема роботи є актуальною. Метою роботи є розробка числових методів та алгоритмів розрахунку температурних полів термо навантажених елементів пресового обладнання та 5 виробів, для вирішення задач мінімізації перепадів температур на робочих поверхнях плит та в об’ємів виробів. Об’єкт дослідження є електромагнітні та теплові процеси нагрівання пресового обладнання. Предмет дослідження є математичні моделі процесу нагрівання пресового обладнання з урахуванням автоматичної стабілізації температури, алгоритми вирішення рівнянь моделі та обґрунтування конструктивних характеристик пресового обладнання. В першому розділі магістерської роботи проведено аналіз конструкцій нагрівальних плит пресового обладнання, способи та методи теплового розрахунку. В результаті аналізу встановлено, що рівномірність розподілу температурного поля по об’ємі має вплив на якість виготовленої продукції методом гарячого пресування. Вулканізація гумотехнічних виробів (ГТВ) проходить індукційним методом нагрівання так як він є економічний і надійний. При високотемпературному нагріві пресового обладнання, доцільніше використання омічних нагрівачів. Розрахунок омічних нагрівачів є затруднений у зв’язку з відсутністю інформації про коефіцієнт ефективності випромінювання. Для досягнення мети поставлені задачі. Наведено математичну модель індукційного нагрівання одиночної плити преса в другому розділі роботи, яка використовує диференціальні рівняння електромагнітного поля для розрахунку тепловиділення. Проведено розрахунок впливу преса на нагрівальні плити. Розроблено математичну модель нагрівання плити з омічними нагрівачами. Запропоновано для встановлення коефіцієнта ефективності випромінювання омічних нагрівачів числовий метод, який був реалізований в системі ANSYS. Тепловий потік поверхні паза відповідно даного методу становив 1468 Вт, поверхневі витрати енергії нагрівача були 4,673·104 Вт/м2, ідеального нагрівача 1,256 • 104 Вт/м2, коефіцієнт теплового випромінювання - 3,72. Введено поняття фіктивного коефіцієнта тепловіддачі, що імітує 6 тепловий вплив преса на нагрівальні плити та що дозволяє значно скоротити об’єм обчислень при розрахунку температурних полів. В третьому розділі проведені експериментальні дослідження нагріву індукційної плити пресу та з омічними нагрівачами. Обґрунтовано конструктивні характеристики індукційної нагрівальної плити. удосконалена конструкція забезпечує задану температуру 550°С на робочих поверхнях з відхиленням ±1,1°С . Проведено розрахунки температурних полів при вулканізації різних ГТВ. Аналіз наведених тривимірних температурних полів показує, що зміна відстаней між індукторами не покращує розподіл температурних полів на робочих поверхнях . Це дало змогу встановити вимоги для підвищення якості виробів. Встановлено ефект від використання пресового обладнання, який розподіляє рівномірні температурні поля рівномірно на робочих поверхнях. Вирішена задача високотемпературного нагрівання пресового обладнання. Ключові слова: гумотехнічні вироби, нагрівальна плита, тепловий потік, індукційна плита, омічний нагрівач