По расчетам технологического оборудования

ПРИМЕРЫ И ЗАДАЧИ

ПО РасЧетАМ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ

Методические указания к практическим занятиям

 

Специальность 24 05 02

 

 

САМАРА 2007

Десятый семестр

 

РАЗДЕЛ 1. ФОРМОВАНИЕ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ПЛАСТМАСС МЕТОДОМ ЭКСТРУЗИИ

ТЕМА 1. ГЕОМЕТРИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ РАБОЧЕГО ОРГАНА ЧЕРВЯЧНОГО ЭКСТРУДЕРА

Расчет геометрических характеристик шнека: длина шнека, шаг нарезки, ширина гребня, угол подъема винтовой линии

 

 

Винт червячный

Червяк

Винт

Шнек

Винт Архимеда

 

Шнек с уменьшающейся глубиной нарезки, однозаходный:

 

L- длина шнека (винта)

L₀- зона загрузки

D- диаметр шнека

 

Основной характеристикой является D. В соответствии с ГОСТ 14773-80 предусмотрены следующие диаметры шнека: 20, 32, 45, 63, 90, 125, 160 мм. Второй нормирующей характеристикой червячного пресса (шнека)

является характеристический размер - отношение длины к диаметру . В соответствии с ГОСТ : 20, 25, 30.

Червячный шнек может быть длинношнековым, если >20 или короткошнековым, если <20.

Длина (L)

В различных конструкциях червяков выдерживаются соотношения:

 

L=(10÷35)D

 

Пример:

D=9 см =20

Решение:

L=20*90=1800 мм =180 см.

 

Ширина гребня винта (l):

l=(0.06÷0.1)D (обычно 0,1)

 

Шаг нарезки (t)

t=D

 

Угол подъема винтовой линии (φ):

;

 

tgφ=17.66°.

 

1.2. Расчет глубины нарезки шнека в зонах загрузки, пластикации, дозирования.

Глубина нарезки в зоне загрузки (h₁):

h₁=(0.12÷0.16)D,

h₁=1.35 см (при 0,15).

 

Глубина нарезки в зоне дозирования определяется величиной степени сжатия. Не все полимеры допускают высокую степень сжатия.

Степень сжатия:

 

; отсюда

 

h₃=0.5(90-√(90²-4*1.35*(90-1.35)/2.3))=0.53 мм.

 

1.3.Диаметр сердечника вала в зоне загрузки:

 

d=D-2*h₁;

d=90-2*1,35=87,3 мм.

Диаметр шнека в зоне дозирования:

 

d=D-2*h₃;

d=7,34 см.

 

Диаметр шнека в зоне пластикации:

d₂=D-2*h₂;

d2=9-2*1,3459=6,3 см;

h₂=h1-(h1-h3)L=0,94 см.

 

1.4.Объем спирального канала по длине 1-го витка в зоне загрузки:

 

;

V1=262,8 см²;

d₁- диаметр сердечника в зоне загрузки 6,3 см.

 

Определение объема спирального канала на витке в зоне дозирования:

;

V₁=181.8 cм³.

 

Количество витков шнека:

;

n=20 шт.

 

1.5.Определить количество витков в зоне загрузки:

;

 

n₁=10 витков.

 

Количество полимера в зоне загрузки:

 

V=z₁*V₁;

V₁=10*262.8=2628 см³.

 

Масса материала в зоне загрузки:

 

m=γ₁*V₁;

 

γ₁=0.95 г/см³;

 

m=2496,6 гр.

 

Число витков в зоне дозирования:

 

;

 

L₃=(3÷4)t;

 

Z₃=3 витка.

 

Объем в зоне дозирования:

 

V₃=z₃*V_канала;

V₃=342,6 см³.

 

Масса в зоне дозирования:

 

m₃=γ₃*V₃ (при γ₃=0,75);

 

m₃=342,6*0,75=256,95≈257 гр.

 

1.6.Определить степень сжатия червячного пресса:

 

. ;

 

.

ТЕМА 2. Технологические характеристики экструдера

Приближенный расчет производительности экструдера

.

,

 

K - коэффициент сопротивления головки;

n - число оборотов шнека;

A₁ - прямой поток;

B₁ - обратный поток;

C₁ - поток утечек.

 

;

.

 

Определить производительность для формования профиля из ПЭНД. Червячный пресс имеет постоянный шаг. Диаметр шнека 9 см. Число оборотов шнека 50; 70; 90 об/мин. К=4,18*10³ см³. Коэффициент сжатия 3.

 

L=25*D=25*9=225 см;

l=0,1*D=0,1*9=0,9 см;

tgφ=D/(π*t)=9/(3,14*)=0,318;

n=50 об/мин=1,5 об/сек;

h₁=0,15*D=0,15*9=1,35 см;

h₃=0,5*(D√(D²-4*h₁*(D-h₁)))=0,4;

h₂=h₁-(h₁-h₃)/L*L₁=1,35-(1,35-0,4)/225*108=0,894;

L₁=12*D=12*9=108 см;

;

λ=1;

α=143,97*3,14≈451;

;

d₁=D-2*h₁=6,3;

d₃=D-2*h₃=8,2;

.

 

 

Условная ширина гребня

b = l + h_ср * tg α’

 

b = 0.6 + 0.805 * 0.318 = 0.86 см

 

Обьем свободного пространства на длине 1 витка

 

V = (π * D * tg α’ – l) [ π*(D - hср) hср - F сопр]

 

V = (3.14 * 9 * 0.308– l) [ 3.14*(9 – 0.805) 0.805 - 2.8] = 150.075

 

Производительность экструдера

 

Q = 6 * 10 ^-5 * k * j * λ * V * n

 

Q = 6 * 10 ^-5 * 0.5 * 790 * 1* 150 * 30 =m 10. 66 кг/ ч

 

Одиннадцатый семестр

ТЕМА 3. Расчет прямоточной экструзионной головки

 

Первый участок – решетка

Число отверстий 448, диаметр их 0,3 см, толщина фильтрующего элемента 3,5 см.

;

;

;

 

 

2. Конический круглый канал.

D =3 см;

d =1,5 см;

L – длина участка;

L =3 см.

Для этого участка определяется по формуле:

 

Цилиндрический участок.

d =1,5 см;

l =7,3 см.

 

Круглый кольцевой канал.

R_н - наружный диаметр канала;

R_вн - внутренний диаметр канала;

L – длина канала.

R_н =1,2 см;

R_вн =0,16 см;

L =3,6 см.

;

 

Задание 5.1.

1. Рассчитать производительность литьевой машины с объемом впрыска , производящей изделия из ПЭВД объемом . Масса изделия 39,5 г, толщина стенки изделия r =2,5 мм. Температура материала при впрыске из сопла t_р =200⁰ С.

; =50⁰ С; =70⁰ С; n =1.

;

;

;

;

;

;

;

;

Задание 5.2.

1. Рассчитать привод поступательного движения шнека литьевой машины. Объем впрыска 63 см³, номинальное давление литья 100 МПа, время впрыска 1,2 с. Мощность, необходимая для поступательного движения шнека определяется по формуле:

где - коэффициент перегрузки;

=0,75;

- коэффициент утечек жидкости в гидроцилиндре из-за неплотностей прокладок;

=1,05;

КПД()=0,9;

- объемная скорость впрыска;

где V - объем впрыска;

τ – скорость впрыска;

Задание 5.3.

Рассчитать размеры поперечного сечения литниковых каналов.

r – радиус центрального литника;

где - характеристическая темпеоратура;

K =1,15;

=7 с;

а – коэффициент температуропроводности;

а =0,102 м²/с;

T_пл =110⁰ С;

T_ф =50⁰ С.

=2,02 м.

Длина литника:

=2,6 м.

Задание 5.4.

Подобрать литьевую машину для формования изделий высотой 10 см, если объем впрыска 32 см³. Высота формы считается по формуле:

где K₁ – коэффициент (0,4 – 0,6)h_изд ;

K₁ =0,45 h_изд;

Из таблицы для выбора параметров литьевой машины максимальное расстояние между плитами 445 см (4,45 м). Проверка высоты изделия, которое изготавливается на этой литьевой машине, делается по формуле:

K₁ =0,82;

K₂ =0,45;

H_р - максимальное расстояние между плитами;

h₁ =1,1 м.

Если h₁ ˃ h_изд, то данное изделие может быть изготовлено на подобранной литьевой машине.

h₁ ˃ h_изд;

1,1м ˃ 0,1м.

 

Данное изделие может быть изготовлено на подобранной литьевой машине.

 

Задание 6.4.

Рассчитать производительность пресса, еслиV = 68 * 0.2 = 13.6 см³

g = 1.4 * 13.6 = 19 г; время загрузки – 3с; время подъема пуансона - 5 с, время опускания – 12,2 с

 

τ_оп = 450 / 200 + 50 / 5 = 12,2 c

τ_п = (H₁ + H₂) / U₃

τ_п = (450 + 50) / 100 = 5 c

τ_ц = 6 + 12.2 + 36.3 + 5 + 6 + 5 = 70.5 с

 

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Власов С.В., Калинчев Л.Л. и др. Основы технологии переработки пластмасс. М.: Химия, 2003. Изд. 2, с.

2. Макаров В.Г., Коптенармусов В.Б. Промышленные термопласты. М.: Химия, 2003. - 208 с.

3. Макаров В.Г., Симонов В.Ф., Хлыстов В.В. Технология переработки пластмасс, эластомеров, химических волокон и композиционных материалов. М.: Химия, 1999 - 126 с.

4. Шембель А.С., Антипина О.М. Сборник задач и проблемных ситуаций по технологии переработки пластмасс. Л.: Химия, 1990. 272 с.

5. Оборудование для переработки пластмасс. Справочное пособие. Под ред. В.К.Завгороднего. М.: Машиностроение, 1976.-407 с.

6. Оленев Б.А., Мордкович Е.М., Калошин В.Ф. Проектирование производств по переработке пластических масс. -М.: Химия, 1982.-256 с.

7. Бортников В.Г. Основы технологии переработки пластических масс. М.: Химия, 1983. -304 с.

8. Гуль В.Е. Кулезнев В.Н. Структура и механические свойства полимеров. М.: Лабиринт, 1994.-с.367.

9. Вологин М.Ф., Епифанов В.Б., Кирьяков Г.Е., Логинова Н.В.

Параметрические и технологические расчеты в курсовом и дипломном проектировании производств переработки пластмасс. Учебное пособие к практическим занятиям. Самара: СамГТУ. 2006. -130 с.

10. Синельникова Р.М. Примеры и задачи по расчетам технологического оборудования. Методические указания к практическим занятиям. Самара: СамГТУ. 2007.

11.Синельникова Р.М. Методические указания к самостоятельной работе. Самара: СамГТУ. 2007.

 

ПРИМЕРЫ И ЗАДАЧИ

ПО РасЧетАМ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ