3D-модель мехатронного загрузчика ПВХ-гранул миниатюрной экструзионной линии

Толық мәтін

Обоснование. Современная промышленность, в том числе переработка пластиковых материалов [1], требует разработки высокоэффективных и экономичных решений для обработки и производства различных изделий. В процессе переработки поливинилхлорида (ПВХ) важным этапом является подача гранул в экструзионную машину, которая затем превращает материал в нужные формы и размеры [2, 3]. Для обеспечения стабильности и высокой производительности экструзионных линий необходимы точно спроектированные и скоординированные механизмы загрузки.

Использование мехатронных систем, включающих в себя сочетание механики, электроники и информатики, позволяет существенно улучшить процессы автоматизации, повысить точность и надежность работы оборудования. Одним из таких устройств является мехатронный загрузчик ПВХ-гранул. Мехатронный загрузчик является устройством, предназначенным для автоматической подачи гранул в экструзионную линию при производстве 3D-нити, который обеспечивает непрерывную подачу материала с минимальными потерями, гарантирует стабильную работу экструдера и производственной линии в целом.

С учетом тенденции миниатюризации и улучшения производительности, миниатюрные экструзионные линии [4–7] с интегрированными мехатронными загрузчиками становятся все более востребованными в малых и средних производственных мощностях, что позволяет значительно повысить экономическую эффективность за счет уменьшения занимаемой площади, упрощения управления процессами и уменьшения энергозатрат.

Процесс проектирования и разработки устройств загрузки с применением 3D-моделирования представляет собой важный шаг в создании новых устройств. 3D-моделирование позволяет на стадии проектирования увидеть все возможные механизмы взаимодействия компонентов, протестировать конструкции на прочность, а также заранее устранить возможные дефекты в системе.

Исходя из вышеизложенного, тема разработки 3D-модели мехатронного загрузчика ПВХ-гранул для миниатюрной экструзионной линии является актуальной, поскольку отвечает современным требованиям по повышению эффективности и снижению затрат на проектирование в целом.

Цель — повышение точности подачи материала, уменьшение количества брака изделий путем разработки конструкции и 3D-модели мехатронного загрузчика ПВХ-гранул для миниатюрной экструзионной линии.

Методы. Для разработки 3D-модели использовалось программное обеспечение SolidWorks, которое позволило создать точную и детализированную модель конструкции мехатронного загрузчика ПВХ-гранул. 3D-модель мехатронного загрузчика представлена на рис. 1, 2 в разных плоскостях.

 

Рис. 1. 3D-модель мехатронного загрузчика (вид № 1)

 

Рис. 2. 3D-модель мехатронного загрузчика (вид № 2)

 

3D-модель поделена на три зоны, которые разделены заслонками между собой (на рисунке не показаны). В случае опустошения нижней зоны 3 задвижки отодвигаются и гранулы пересыпаются из верхних зон 1 и 2 бункера к нижней, а также перемешиваются установленным через все устройство вертикальным шнеком (на модели отсутствует).

На первом этапе происходит засыпание пластиковых гранул в верхнюю зону 1 бункера, которая имеет наибольший объем и служит основным резервуаром для хранения гранул. Здесь происходит накопление материала, который будет перемещен в нижние зоны 2 и 3.

После заполнения верхней зоны 1 гранулы перемещаются в среднюю зону 2, которая имеет сужение к центру с обеих сторон, что способствует равномерному распределению гранул и предотвращает их накопление в одной части бункера, осуществляя стабильную подачу материала в экструдер.

Крайняя зона 3 бункера в отличие от верхних частей 2 и 3 отличается трапециевидной формой и напрямую прикреплена к экструдеру.

Результаты. Предложена 3D-модель конструкции мехатронного загрузчика ПВХ-гранул, выполненная с использованием SolidWorks. Разработанная 3D-модель позволит улучшить точность подачи материала для миниатюрной экструзионной линии, описанной в работах [4–7], и снизить вероятность брака в процессе производства 3D-нити.

Выводы. Все принятые в процессе разработки решения направлены на обеспечение стабильной работы миниатюрной экструзионной линии [4–7], а также снижение уровня брака при производстве 3D-нити, улучшая общую производительность системы в целом.

В дальнейшем планируется разработка системы управления мехатронным загрузчиком ПВХ-гранул, которая позволит автоматизировать процесс подачи материала, обеспечив точный контроль за количеством и скоростью подачи. Система будет включать в себя алгоритмы для мониторинга и регулирования работы устройства в реальном времени, что повысит его гибкость и адаптивность к изменениям в производственном процессе.

Использование отечественных комплектующих и технологий обеспечит не только более низкие затраты на производство и обслуживание, но и поддержку отечественного производства, что важно с точки зрения импортозамещения и развития национальной промышленности.

Авторлар туралы

Приволжский государственный университет путей сообщения

Хат алмасуға жауапты Автор.
Email: 2201862@stud.samgups.ru

студент, группа ИВТб-21, электротехнический факультет

Ресей, Самара

Приволжский государственный университет путей сообщения

Email: lera.bukharina.03@mail.ru

студентка, группа ИВТб-21, электротехнический факультет

Ресей, Самара

Әдебиет тізімі

Қосымша файлдар