Вивчено вплив конструкції черв'яків одночерв'ячного екструдера на ступінь гомогенізації різних марок поліетилену. Показано вплив довжини, ступеня стиснення та змішувальних елементів черв'яка на якість змішування компонентів поліетилен-сажа. За допомогою запропонованої методики одержанно аналітичні залежності, подано рекомендації щодо вибору конструкцій черв'яків та оптимізації процесу переробки різних видів композицій поліетилену.

Наведено метод інженерного розрахунку розплавного одночерв'ячного екструдера або зони розплаву пластикаційного екструдера, який дає змогу врахувати найважливіші особливості реальних машин цього типу, зокрема, зміну глибини гвинтового каналу вздовж черв'яка, наявність зазору між гребенем витка і корпусом та вплив бокових стінок каналу на характеристики екструдера, а також зміну фізичних та реологічних характеристик розплаву полімеру. Розрахунок грунтується на числових математичних методах, які реалізовано за допомогою комп'ютера. Наведено експериментальні дані, що підтверджують можливість використання запропонованого методу в проектуванні обладнання для екструзії полімерів.

Розглянуто основні закономірності зношування черв'яків та циліндрів екструдерів при їх безпосередньому контакті в процесі експлуатації. Використано енергетичний підхід до розрахунку параметрів зношування, наведено експериментальні дані для різних пар матеріалів, які використовують для виготовлення та зміцнення робочих органів екструдерів. Подано рекомендації з вибору матеріалів для зміцнення циліндрів та черв'яків екструдерів.

Розглянуто особливості переробки полімерних композицій екструзійним методом з метою забезпечення необхідної якості виробів. Запропоновано методику розрахунку температурних полів на виході з екструдера для оцінки температурної неоднорідності і якості розтопу. Встановлено похибку результатів розрахунку за новою методикою. Наведено дані застосування нової методики в процесі розрахунку екструдера у складі промислової лінії для виробництва листів з деревнонаповнених полімерів.

Розглянуто принципи побудови алгоритмів розрахунку черв'якових, комбінованих та каскадних екструдерів із пошуком геометрії робочих органів, яка задовольняє поставленим вимогам, або за заданою їх геометрією. Запропоновані узагальнені алгоритми екструдера та лінії розрахунку і наведено дані щодо їх застосування для практичних розрахунків устаткування.

Наведено загальні властивості полімерів, основні методи їх переробки та конструктивні схеми екструдерів. Подано загальну математичну модель процесів переробки, на основі якої розроблені математичні моделі, алгоритми і програми розрахунку процесів подачі, плавлення та гомогенізації в робочих органах екструдерів. Містяться алгоритми і програми розрахунку черв'ячних, черв'ячно-дискових та дискових екструдерів, а також формуючих головок. Описані загальні принципи розрахунку процесів термообробки виробів із полімерів, а їх застосування показано на прикладі розрахунку процесів калібрування та охолодження полімерних труб. Розглянуто загальні принципи розрахунку екструзійних ліній.

Наведено результати теоретичних досліджень процесу екструзії сумішей полімерів з використанням моделі простого зсуву. Подано методики розрахунку прямої та зворотної задач. Продемонстровано можливість використання індексу течії для контролю змін фазової структури сумішей. Результати перевірено для суміші поліамід-66 - поліетилентерефталат.

Розглянуто математичну модель процесів, які здійснюються у дисковому зазорі черв'ячно-дискових екструдерів під час переробки в'язкопружних рідин з урахуванням рухомих сил, викликаних обертанням диска, а також нагнітанням у дисковий зазор матеріалу за допомогою черв'ячної нарізки. На базі пакета MathCAD розроблено програми для оптимізації технологічних і геометричних параметрів екструзійних агрегатів. Одержано дані, які характеризують розподіл напружень і швидкостей у дисковому зазорі.

Рассмотрена математическая модель процессов, которые осуществляются в дисковом зазоре червячно-дисковых экструдеров при переработке вязкоупругих жидкостей с учетом движущих сил, вызванных вращением диска и нагнетанием в дисковый зазор материала с помощью червячной нарезки. На базе пакета MathCAD разработаны программы для оптимизации технологических и геометрических параметров экструзионных агрегатов. Получены данные, которые характеризуют распределение напряжений и скоростей в дисковом зазоре.

packet the programs for the optimization of technological and geometrical parameters of extrusion aggregates have been developed. The data characterizing distribution of voltages and rates in a disk clearance have been obtained.

Розроблено математичну модель неізотермічних процесів, які відбуваються у гвинтових каналах черв'ячних машин у зоні живлення у разі завантаження полімерними матеріалами у вигляді гранул чи порошку. Проведено оптимізаційні розрахунки основних геометричних і технологічних параметрів зони живлення черв'ячних машин. Наведено програму та одержано дані щодо розподілу тиску і температурного поля, а також потужності.

Разработана математическая модель неизотермических процессов, которые происходят в винтовых каналах червячных машин в зоне загрузки при питании полимерными материалами в виде гранул или порошка. Выполнены оптимизационные расчеты основных геометрических и технологических параметров зоны загрузки червячных машин. Представлена программа и получены данные для распределения давления и температурного поля, а также мощности.

Mathematical model of non-isothermal processes occurring in screw channels of worm machines in loading zone at feed with polymeric materials as granules or a powder has been developed. Optimization calculations of the main geometric and technological parameters of loading zone of worm machines have been performed. The program has been submitted and the data concerning distribution of pressure, temperature field, and power have been obtained.

Розглянуто основні принципи моделювання процесів, що відбуваються в різних зонах черв'ячних екструдерів, розкрито їх взаємозв'язок. Наведено математичну модель для розрахунку основних технологічних і конструктивних параметрів екструдерів і проведення їх оптимізації. Запропоновано конструктивні схеми компонування машини.

Рассмотрены основные принципы моделирования процессов, происходящих в различных зонах червячных экструдеров, раскрыта их взаимосвязь. Приведена математическая модель для расчета основных технологических и конструктивных параметров экструдеров и проведения их оптимизации. Помещены конструктивные схемы компоновки машины.

Рассмотрены основные разновидности метода твердофазной экструзии полимеров, включающие как традиционные, связанные с формоизменением заготовки - плунжерную и гидростатическую экструзию, так и основанные на простом сдвиге. Даны сведения об особенностях реализации этих методов, эволюции структуры и физико-механических свойств обрабатываемых полимерных материалов различного строения: аморфных и аморфно-кристаллических полимеров, полимерных смесей, наполненных композитов. Описаны устройства и оборудование, используемые на практике, технические применения процесса твердофазной экструзии.

Рассмотрены основы теории и результаты практического применения гидроэкструзии - эффективного процесса обработки материалов давлением. Комплексно освещены основы теории и технологии холодной и горячей гидроэкструзии металлов. Впервые раскрыты различные аспекты гидроэкструзии полимерных материалов. Указано, что основы технологии изложены с практическим приложением в виде методических рекомендаций по проектированию технологических процессов. Описаны области применения гидроэкструзии, выявлены эффекты, достигаемые при использовании процесса для формообразования изделий, термомеханического упрочнения, создания особого структурного состояния материалов. Особое внимание уделено результатам исследований, выполненных в конце ХХ - начале ХХІ вв. в Донецком физико-техническом институте им. А.А.Галкина НАН Украины.

Розроблено математичну модель оптимізації процесів тепломасопереносу, що відбуваються у робочих каналах під час переробки полімерних матеріалів, розплави яких відповідають степеневому реологічному рівнянню стану. Алгоритм розв'язку математичної моделі дає змогу оптимізувати параметри проведення процесу екструзії, як на стадії проектування агрегатів, так і в процесі функціонування устаткування, з огляду на зміни геометричних і технологічних характеристик.

Приведены математические модели оптимизации технологических и конструктивных характеристик червячных машин для их основных функциональных зон (питания, плавления и смешения) с учетом взаимосвязи между этими зонами. Решение задач тепломассопереноса выполнено в сочетании операционного метода (преобразования Лапласа) с применением разностных схем. Разработаны пакеты прикладных программ на основе пакета Mathcad.

Запропоновано та обгрунтовано підхід у моделюванні процесу переробки композиційних полімерних і біоматеріалів методом черв'ячної екструзії, в якому екструдер розглянуто як трубчастий реактор із внутрішніми дисипативними або іншими джерелами енергії. Описано модель теплообміну та область її використання в інженерних розрахунках. Розглянуто процеси екструзії за яких використання нової моделі є найбільш ефективним і дає достатню для інженерних розрахунків точність.

Для использования процесса соэкструзионной обработки давлением при приготовлении многослойной полимерной структуры разработана обобщенная технологическая схема процесса, которая позволяет определить влияние основных технологических параметров на качество адгезионного соединения многослойной структуры. Установлено влияние промежуточного давления на производительность экструдера среднего слоя.

Предложен технологический процесс обработки композиционных вторичных полимерных материалов давлением, позволяющий перерабатывать отходы полимерных материалов в новые качественные изделия, используя метод соэкструзии пятислойной структуры. Разработан метод анализа совместного течения расплавов полимеров под давлением в формующих каналах соэкструзионной головки, создана модель расчета необходимой производительности, температурного режима, перепада давления для каждого слоя при заданной толщине слоев в многослойном полимерном материале.

Зазначено, що під час конструювання й оптимізації екструзійного устаткування комп'ютерне моделювання процесів, що в них відбуваються, дозволяє значно знизити витрати коштів і часу. Найбільшого поширення та перспективу під час дослідження складних гідродинамічних і теплових процесів мають системи, побудовані на математичній базі методів скінченних елементів і контролю об'ємів, та з'єднані з пакетами твердотільного моделювання для створення сіткових областей геометрично складних каналів. Наведено результати моделювання течії неньютонівських рідин у плоскощілинних головках екструдерів. Розроблені математичні моделі дозволяють виконувати гідродинамічні та міцнісні розрахунки для дослідження полів швидкостей і тисків у полімерперероблювальному й іншому хімічному устаткуванні.

Рассмотрен механизм плавления в процессе экструзии, разработана математическая модель процесса плавления, приведены основные зависимости для определения температурного поля в канале червяка. Созданы методика и алгоритм расчета, проведено численное исследование процесса экструзии, приведены результаты теоретического исследования экструзии в одночервячном экструдере с учетом деформации твердого материала в канале экструдера. Полученные результаты могут быть рекомендованы для инженерных расчетов экструзионного оборудования для переработки полимеров и материалов на их основе.

Рассмотрен механизм плавления в процессе экструзии, разработана математическая модель процесса плавления, приведены основные зависимости для определения температурного поля в канале червяка. Созданы методика и алгоритм расчета, проведено численное исследование процесса экструзии, приведены результаты теоретического исследования экструзии в одночервячном экструдере с учетом деформации твердого материала в канале экструдера. Полученные результаты можно рекомендовать для инженерных расчетов экструзионного оборудования для переработки полимеров и материалов на их основе.