WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


Pages:     | 1 | 2 || 4 | 5 |

3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ И ЭНЕРГОСИЛОВЫХ ПАРАМЕТРОВ ПРОЦЕССА ВТОРИЧНОЙ ПЕРЕРАБОТКИ ТЕРМОПЛАСТОВ НА ВАЛКОВОЙ УСТАНОВКЕ Для составления технической характеристики студент должен определить распорное усилие между валками, полезную мощность привода валковой установки, производительность при непрерывном процессе вальцевания. Эти параметры определяются экспериментально (п. 2.3) и расчетным путем по приведенным ниже зависимостям и методам, изложенным в [4], [5], [15] и лекционном курсе. При этом задаются следующие параметры: направление вращения валков, величина фрикции между валками, время пребывания полимерного материала на валках, температурный режим вальцевания, реологические свойства полимера, величина минимального зазора между валками и др.

Расчетным путем величина распорного усилия определяется с учетом реологических свойств обрабатываемой полимерной композиции и геометрических размеров валка [4], [5].

1. Для случая симметричного процесса вальцевания (фрикция равна f = 1:1) n U Fp = 2KRL (1,93 + 2,63n +1,22n2), (2.1) h где K, n – реологические константы перерабатываемого материала (n – безразмерная величина, K – Hс/м2); R – радиус валка, м; L – рабочая длина валка, м; U – окружная скорость вращения валков, м/с;

h0 – половина минимального зазора между валками, м.

2. Для случая вальцевания полимерного материала с фрикцией n U Fр = (1+ f )KRL (1,93 + 2,63n +1,22n2), (2.2) h где f – величина фрикции между валками; U1 – окружная скорость переднего валка, м/с.

Технологическую мощность процесса вторичной переработки полимерной упаковки на экспериментальной валковой установке определяют по зависимостям [4], [5]:

1. Для случая симметричного вальцевания n U Nт = 2KLU 2Rh0(4,67 + 8,06n + 4,09n2). (2.3) h 2. Для случая вальцевания с фрикцией n UNт = 2(1+ f )KLU1 2Rh0 (4,67 + 8,06n + 4,09n2). (2.4) h Действительная мощность электродвигателя привода валковой установки определяется по формуле Nт Nд =, (2.5) где – КПД привода машины.

В работе следует принять = 0,6, по каталогу выбрать электродвигатель и выписать его основные характеристики.

Производительность валковой установки, работающей по непрерывной технологии, определяют по формуле G = 302Rnd, (2.6) где n – частота вращения переднего валка, об/мин; d – диаметр получаемого прутка (стренга), м; – плотность полимера, кг/м3; = (0,8…0,9) – коэффициент использования машинного времени.

В итоге производится сравнение экспериментальных данных с расчетными и делаются выводы по полученным результатам.

3.1. СОСТАВЛЕНИЕ ТЕХНИЧЕСКОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ Техническая характеристика должна включать в соответствии с номенклатурным справочником следующие позиции:

тип и назначение вальцов; производительность; количество валков; размер рабочих органов: длина, диаметр; рабочая поверхность валков; скорости вращения валков; фрикция; максимальный рабочий зазор между валками; механизмы регулирования зазоров между валками; тип и характеристика привода, в том числе тип электродвигателя, его мощность, скорость вращения выходного вала и тип, характеристика передачи; вид теплоносителя; температура теплоносителя;

габаритные размеры; вес.

4. СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА 1. Краткие сведения по типам и конструкциям вальцов, их конструктивные особенности, назначение, параметрические расчеты (схемы, эскизы, расчетные формулы). Раздел выполняется в процессе подготовки к лабораторной работе по рекомендуемой литературе [4], [5], [15].

2. Кинематические схемы основных узлов и механизмов машины, их назначение, конструктивные особенности, общая характеристика.

3. Измерение и расчет параметров вальцов.

4. Определение физико-механических и технологических свойств гранулята, полученного при вторичной переработке отходов пленочных полимерных материалов на валковом оборудовании.

5. Выводы по проведенным экспериментальным исследованиям.

6. Составление технической характеристики.

5. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ 1. Дайте классификацию валкового оборудования.

2. Опишите конструкцию вальцов применяемых при переработке отходов полимеров.

3. Опишите конструкцию отборочно-гранулирующих устройств применяемых при переработке отходов полимеров.

4. Для каких целей устанавливают предохранительную шайбу 5. Какие конструкции аварийных устройств Вы знаете 6. Опишите технологию изготовления валков вальцов.

7. Какие параметры вальцов варьируются в процессе переработки отходов 8. Назовите факторы, оказывающие влияние на физико-механические свойства полученного гранулята.

9. Какие бывают модифицирующие добавки и на что они влияют Лабораторная работа ИЗУЧЕНИЕ ПРОЦЕССА ПОЛУЧЕНИЯ ДЛИННОМЕРНЫХ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ОТХОДОВ ТЕРМОПЛАСТОВ ЭКСТРУЗИОННЫМ МЕТОДОМ Цель работы: ознакомление с конструкцией и принципом действия прессов одночервячных для экструзии термопластов, формующим инструментом; составление кинематической и расчетной схем, технической характеристики экструзионного оборудования; определение производительности и энергозатрат при получении длинномерных изделий из отходов термопластов.

Оборудование и материалы: лабораторная экструзионная установка для производства длинномерных изделий на базе пресса одночервячного ЧП 32 20, первичный гранулированный термопласт, дробленые отходы термопласта.

1. ПРЕДВАРИТЕЛЬНАЯ ПОДГОТОВКА По литературным источникам ознакомиться с технологическим процессом экструзии полимеров, конструкциями экструзионного оборудования и формующих головок [9, c. 17 – 79]; [10, c. 231 – 261]; [11, c. 11 – 43]; [12, c. 119 – 243]; [13, c.

113 – 159]. Изучить методики расчета производительности червячных прессов и формующего инструмента [10, c. 23 – 43];

[12, c. 119 – 140; 195 – 200]; [13, c. 123 – 132].

2. ПОРЯДОК ПРОВЕДЕНИЯ РАБОТЫ 1. В лаборатории на рабочем месте ознакомиться с конструкцией лабораторного червячного пресса.

Составить кинематическую схему; описать принцип действия, назначение, особенности работы.

2. Ознакомиться с технологическим процессом получения длинномерных изделий из отходов термопластов, получить экспериментальные образцы при различных режимах работы экструзионной установки (при варьировании частоты вращения шнека, вида термопласта и др.) по указанию преподавателя.

3. Составить эскиз червяка, определив его основные геометрические характеристики, и расчетную схему формующей головки.

4. Определить показатель текучести расплава полученного полимерного материала.

5. Определить физико-механические свойства полученных изделий (предел текучести при растяжении, относительное удлинение и предел прочности при разрыве).

6. По соответствующим зависимостям рассчитать коэффициент геометрической формы головки, производительность червячного пресса с учетом влияния формующего инструмента и перепад давления в головке, мощность привода.

7. Составить техническую характеристику лабораторной экструзионной установки для производства длинномерных изделий на базе пресса одночервячного ЧП 32 20.

2.1. ОПИСАНИЕ КОНСТРУКЦИИ ЧЕРВЯЧНОГО ПРЕССА ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ ТЕРМОПЛАСТОВ Конструкция червячного пресса включает следующие основные узлы: загрузочное устройство, рабочие органы (червяк и цилиндр), привод вращения червяка, узел упорного подшипника, узел подачи термостатирующей жидкости в цилиндр.

Принципиальное устройство и работа этих узлов показаны на схеме червячного пресса (рис. 3.1).

Загрузка перерабатываемых отходов производится с помощью бункера 9, конструктивное оформление которого определяется состоянием и формой частиц перерабатываемого материала, непосредственно в загрузочное окно материального цилиндра 8. Далее отходы попадают в винтовой канал вращающегося червяка 6. При транспортировке червяка в зоне загрузки отходы частично уплотняются и расплавляются, а заключенный между слоями воздух частично уходит обратно через окно 10.

Попадая в зону пластикации 5, отходы полностью переходят в расплавленное состояние.

Плавление отходов осуществляется за счет тепла, выделяющегося при собственном интенсивном деформировании от вращения шнека 6 и за счет системы термостатирования, для чего цилиндр нагревается высококипящими жидкостями, которые подаются из устройства 18 в пространство 2 между внешней стенкой материального цилиндра 8 и внутренней стенкой рубашки обогрева. Обогрев цилиндра может осуществляться индукционными или электрическими нагревателями.

Полученный расплав полимера в зоне дозирования продавливается шнеком через формующий инструмент (экструзионная головка), который соединяется с материальным цилиндром фланцевым соединением.

При продавливании расплава через формующий инструмент, вследствие большого гидравлического сопротивления головки и достаточно высокой вязкости материала, на входе в головку развивается давление до 50 МПа.

В результате этого возникает значительное осевое усилие, действующее на червяк. От червяка это усилие передается на выходной вал 12 редуктора 13, далее на упорную шайбу 15, упорный подшипник 16 и его корпус 17. Корпус подшипника болтовыми соединениями 14 неподвижно крепится на корпусе редуктора 13, где и замыкается усилие.

9 10 1112 13 14 15 1 2 3 4 5 6 7 23 22 21 20 Рис. 3.1. Схема лабораторной экструзионной установки на базе пресса одночервячного ЧП 32 20:

1 – фланец; 2 – система каналов для обогрева цилиндра; 3 – пульт электро- и тепловой автоматики; 4 – прибор теплового контроля; 5 – зона пластикации;

6 – червяк; 7, 11, 14 – болтовые соединения; 8 – загрузочная секция цилиндра;

9 – бункер; 10 – загрузочное окно; 12 – выходной вал редуктора; 13 – редуктор;

15 – упорная шайба; 16 – упорный подшипник; 17 – корпус подшипника;

18 – устройство для подачи охлаждающей жидкости в червяк; 19 – электродвигатель; 20 – змеевик для охлаждающей воды; 21 – масляный насос;

22 – канал для циркуляции охлаждающей воды; 23 – вентиляторы Такое же усилие действует на головку. Так как головка закреплена фланцевым соединением с корпусом машины, то это усилие передается на него и затем через резьбу на цилиндр 8, далее через болтовое соединение 11 на корпус редуктора.

Привод червяка осуществляется от электродвигателя 19 через редуктор 13.

Лабораторная экструзионная установка для производства длинномерных изделий на базе пресса одночервячного ЧП 32 20 оснащена ваттметром для измерения мощности расходуемой на процесс получения длинномерных изделий; термопарами ТХК для измерения температуры в материальном цилиндре и формующем инструменте; теристорным частотным преобразователем для задания нужной частоты вращения шнека.

2.2. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС ПОЛУЧЕНИЯ ДЛИННОМЕРНЫХ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ОТХОДОВ ТЕРМОПЛАСТОВ Технологический процесс (рис. 3.2) изготовления длинномерных изделий состоит из получения цилиндрической заготовки через кольцевую формующую головку экструдера 2, калибрования и охлаждения трубы в камере 4. Труба равномерно вытягивается специальным гусеничным механизмом 5, после чего разрезается на участки определенной длины гильотинным ножом 6 или наматывается в бухты. Рядом с машиной установлен пульт 1 для автоматического управления установкой.

Линейная скорость отвода регулируется в пределах 0,25…6 м/мин. Оформляющая головка для экструзии труб оказывает большое сопротивление прохождению расплава, вследствие чего достигается более полная пластикация и гомогенизация материала.

6 5 4 3 2 6 5 4 3 2 Рис. 3.2. Технологический процесс изготовления длинномерных изделий:

1 – пульт управления; 2 – экструдер; 3 – труба; 4 – камера для калибрования и охлаждения труб; 5 – механизм для вытягивания труб; 6 – гильотинный нож 7 6 8 8 3 3 Рис. 3.3. Оформляющая головка при экструзии труб:

1 – дорн; 2 – внутренняя полость; 3 – трубопровод;

4 – датчик измерения давления расплава; 5 – термопара;

6 – торпеда; 7 – электрообогрев; 8 – мундштук; 9 – полость Головка состоит из мундштука 8 (рис. 3.3), в котором расположен дорн 1 с торпедой 6. В дорне оформлена внутренняя полость 2, соединенная через трубопровод 3 с пневмомагистралью сжатого воздуха. Мундштук и головка оснащены хомутовым электрообогревом 7. В головке установлена термопара 5 для измерения температуры расплава и датчик 4 прибора для определения давления расплава.

Однородный пластицированный материал нагнетается шнеком через полость 9 и кольцевой зазор между мундштуком и дорном.

К правой части оформляющей головки прикрепляют специальную насадку.

Насадка (рис. 3.4) предназначена для калибрования и частичного охлаждения экструдируемой трубы. Трубчатая заготовка экструдируется через кольцевой зазор 1 головки 2. Внутрь заготовки, внешний конец которой закрыт пробкой, подается сжатый воздух под давлением 0,15…0,25 атм (через центральное отверстие 3 в дорне головки).

5 4 3 2 Рис. 3.4. Калибрующая насадка для экструдируемых труб:

1 – кольцевой зазор; 2 – головка экструдера; 3 – центральное отверстие в дорне головки; 4 – калибрующая насадка; 5 – форсунки; 6 – ниппель Заготовка раздувается и прижимается к внутренним стенкам калибрующей насадки 4, охлаждаемой оросительными форсунками 5. Через ниппель 6 под давлением 0,05…0,1 атм подается возух к передней части насадки. Воздух охлаждает поверхностные слои заготовки и, проникая в зазор между насадкой и трубой, препятствует адгезии термопласта к металлу насадки.

В некоторых случаях насадка вакуумируется и экструдируемая труба прижимается к стенкам калибрующей насадки под действием атмосферного давления воздуха. В этом случае внешний конец трубы открыт и пробкой не закрывается. При вакуумировании насадки экструдируемую трубу можно разрезать на участки небольшой длины без нарушения процесса экструзии. Установка оснащена приборами для непрерывного автоматического измерения толщины трубы, которые в некоторых случаях связаны с клапаном регулирования давления сжатого воздуха (под действием которого труба прижимается к насадке). При этом регулируется линейная скорость экструзии и, таким образом, изменяется толщина трубы.

С увеличением толщины стенок трубы ее охлаждение происходит медленнее и внутренние напряжения в материале трубы снимаются более полно.

При увеличении температуры охлаждающей воды увеличивается прочность трубы в продольном сечении, но модуль эластичности уменьшается.

В процессе лабораторной работы необходимо при варьировании технологических параметров – частоты вращения шнека, температурного режима и процентного содержания отходов в исходном сырье – определить время пребывания полимерного материала в экструдере, температуру расплава полимера, физико-механические и технологические свойства полученного материала (предел текучести при растяжении, относительное удлинение и предел прочности при разрыве, показатель текучести расплава). В процессе эксперимента также определяются энергозатраты на получение длинномерных изделий при различной частоте вращения шнека и производительность установки.

2.3. МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ 1. Включить электрический обогрев материального цилиндра пресса одночервячного ЧП 32 20.

2. Включить питание лабораторной экструзионной установки.

3. В качестве исходного сырья использовать первичный полимерный материал (например, полиэтилен низкой плотности).

4. Включить электродвигатель установки и установить частоту вращения червяка n = 30 об/мин.

5. При достижении заданной температуры переработки полимерного материала непрерывно загрузить в бункер исходное сырье.

6. После выхода на заданный, установившийся режим переработки по ваттметру определить мощность, расходуемую на процесс получения длинномерных изделий Nэкс.

7. Получить экспериментальные образцы и с помощью секундомера и весов определить производительность процесса.

8. Установить частоту вращения переднего валка n = 50 об/мин.

9. Выполнить действия по пунктам 5 – 8 при n = 50 об/мин.

10. Установить частоту вращения переднего валка n = 70 об/мин.

11. Выполнить действия по пунктам 5 – 8 при n = 70 об/мин.

12. В качестве исходного сырья использовать смесь, содержащую 85 % первичного и 15 % вторичного полимерного материала.

13. Выполнить действия по пунктам 4 – 12, используя в качестве исходного сырья смесь, содержащую 85 % первичного и 15 % вторичного полимерного материала.

14. В качестве исходного сырья использовать смесь, содержащую 70 % первичного и 30 % вторичного полимерного материала.

15. Выполнить действия по пунктам 4 – 12, используя в качестве исходного сырья смесь, содержащую 70 % первичного и 30 % вторичного полимерного материала.

16. В качестве исходного сырья использовать смесь, содержащую 50 % первичного и 50 % вторичного полимерного материала.

Pages:     | 1 | 2 || 4 | 5 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.