166521 (Разработка участка по получению магнитопласта на основе полиамида-6 методом литья под давлением), страница 5

Давление, действующее на материал в форме, вследствие непрерывных потерь на отдельных стадиях процесса (в цилиндре, сопле, литниковых каналах) ниже давления, создаваемого первоначально шнеком [38].

Давление в форме обеспечивается давлением в гидросистеме машины Р_г с учётом потерь давления в цилиндре и сопле. Давление литья Р_л (МПа):

Р_л= Р_г·D_ц²/d_ш²

где Р_г – давление рабочей жидкости в гидроцилиндре по манометру, МПа;

D_ц – диаметр гидроцилиндра, м;

d_ш – диаметр шнека, м.

При давлении Р_г=6 МПа, диаметре гидроцилиндра D_ц = 0,18 м и диаметре шнека d_ш = 0,04 м давление в форме равно:

Р_л = 6·0,18²/0,04² = 121,5 МПа

Потери давления в пластикационном цилиндре могут быть с достаточной точностью рассчитаны по формуле:

∆Р_ц = аР_л+в· (V / V_Max-0,32)+с,

где ∆Р_ц – потери давления в пластикационном цилиндре, МПа;

Р_л – давление на материал в цилиндре, МПа;

V – объём отливаемого изделия, м³;

V_Max – максимально возможный объём отливки на данной машине, м³;

а, в, с – коэффициенты, зависящие от перерабатываемого материала.

Для наполненного поликапроамида значения коэффициентов равны:

а = 0,15; в = 12,5; с = 9,1

Вычисляем значение потери давления в пластикационном цилиндре:

∆Р_ц = 0,15·121,5+12,9· [(8,64·10^-6/63·10^-6)-0,32]+9,1 = 24,97 МПа

Потери давления в сопле:

∆Р_с = (0,1-0,15) ·Р_л;

∆Р_с = (0,15-0,1) ·121,5 = 6,1 МПа

Учитывая потери давления:

Р_л = Р_м + ∆Р_ц + ∆Р_с

Р_м – давление впрыска, МПа

Если литьевая машина находится в исправном состоянии, то:

Р_м = К·Р_л

К – коэффициент, зависящий от перерабатываемого материала.

Для полиамидов К = 0,85 ÷ 0,95, тогда:

Р_м = 0,9·121,5 = 109,35 МПа

Р_л = 109,35+24,97+6,1=139,82 МПа

8.5. Расчёт производительности литьевой машины

Масса одного изделия 10 г

Количество гнёзд 7

Время цикла 36 с

За один цикл (36 с.) изготавливается 7 изделий.

За час изготавливается:

3600с ·7шт / 36с = 700 шт/час.

За 8-часовую рабочую смену изготавливается :

8·700 = 5600 шт/день.

Масса всех изделий, изготовленных за день равна:

5600·10 = 56000 г = 56кг

Производительность литьевой машины (Q, кг/ч) также можно рассчитать по формуле [24]:

Q=3,6·m·n/ τ_ц,

где m – масса изделия, г;

n – количество гнёзд;

τ_ц – время цикла.

Q=3,6·10·7/36=7 кг/ч

Число циклов машины за 1 час:

N=3600/ τ_ц=3600/36=100

8.6. Расчёт энергетических затрат на технологические нужды

Данные о потреблении оборудованием электроэнергии представлены в таблице 14.

Таблица 14

Мощность, потребляемая всем оборудованием, составляет:

N_общ = 1,5+2·0,5+2+3,5+1,5+5+7+3+5+8+2 = 39,5 кВт

8.7. Тепловой расчёт

Энергия, необходимая для перехода полимера в жидкое состояние, расходуется на нагревание и плавление полимера. Так как удельная теплоёмкость полимера зависит от температуры, то количество теплоты, необходимой для нагревания полимера на ∆Т, равно[40]:

Q = m·C_p· (Т_р-Т_н) – Q_пот,

где m – масса отливки, кг

C_p – теплоёмкость термопласта, кДж/кг·град;

Т_р – температура поступающего в форму расплава, ⁰ С;

Т_н - температура поступающего в цилиндр термопласта, ⁰ С;

Q_пот – потери тепла;

Q_пот = 0,03·m·C_p· (Т_р-Т_н)

Q= 0,1·16· (180-20) – 0,03·0,1·25· (180-20) = 256 – 7,7 = 248,32 кДж

Для отвода тепла, выделяющегося при охлаждении отформованного изделия, литьевые формы снабжают системой жидкостного охлаждения. В простейшем случае в теле формы сверлят каналы, по которым циркулирует охлаждающая вода. В тех случаях, когда надо обеспечить интенсивное охлаждение какого-либо участка формы (например, области расположения литника), применяют коаксиальные каналы, каналы и плоскости с отражателями и перегородками, позволяющими подвести воду с самой низкой температурой к тому месту формы, где требуется наиболее интенсивный теплоотвод.

Мощность системы охлаждения – это количество тепла, отводимое в единицу времени. Мощность системы охлаждения должна обеспечивать надёжный отвод всего тепла, выделяющегося в процессе охлаждения изделий. Если задана минимальная продолжительность цикла, то среднюю интенсивность теплосъёма при охлаждении определяется из выражения [35]:

Q = G_u·∆i / τ₀;

где G_u – суммарная масса всех изделий и литников, формуемых за один цикл;

∆i – изменение теплосодержания пластмассы при охлаждении от температуры впрыска до температуры теплостойкости;

τ₀ – продолжительность стадии охлаждения;

С другой стороны, интенсивность теплосъёма определяется изменением теплосодержания охлаждающей воды [35]:

Q = G_в· (Т_е – Т_i),

где G_в – массовый расход воды в секунду;

Т_е – температура воды на выходе из формы;

Т_i - температура воды на входе в форму;

Q = 5,5·(60-15) = 248,15 кДж

9. Определение необходимых площадей

Здания производственные, административные и бытовые помещения цеха должны соответствовать требованиям СНиП ІІ-2–80.

Производственные помещения цеха должны быть одноэтажными. Высота пролета цеха, должна свободно допускать сборку и разборку наиболее высокого оборудования. Стены здания должны быть выполнены из прочных огнестойких материалов. Перекрытия пролетов цеха должны быть огнестойкими.

Производственное оборудование должно быть размещено так, чтобы создавалось минимальное число возвратных или пересекающихся грузопотоков. Расстояния между единицами оборудования, оборудованием и частями зданий должны приниматься в зависимости от типа и мощности оборудования, размеров изготовляемой продукции и межоперационного транспорта.

Проходы и проезды для безопасного выполнения операций в цехе составляют, м :

Проход для рабочих 1,5

Транспортный проезд при одностороннем движении электропогрузчиков и автопогрузчиков грузоподъемностью до 3 т. 3

Расстояние от границы проезда до:

элементов здания (не менее) 0,3

оборудования (при отсутствии рабочего места в сторону проезда) 0,4

Границы проездов, проходов, рабочих мест и складских помещений необходимо обозначать хорошо видимыми знаками белой несмываемой краской. Высота проезда от уровня пола до наиболее низких частей устройств или перемещаемых подвесным транспортом грузов должна быть не менее 3,5 м. Если проезд не предназначается для передвижения автотранспорта, высота проезда может быть уменьшена до 2,5м. Размер груза по ширине не должен превышать ширины транспортных средств. При интенсивном движении зону поворота на проездах защищают отбойным брусом высота не менее 400 мм, на которой нанесены желтые и черные полосы.

Полы помещений цеха в соответствии с ГОСТ12,3,026-81,СНиП ІІ-В.8–71 «Полы. Нормы проектирования» и ОНТП 01–82 Минавтопрома должны быть сделаны из прочного материала, стойкого к воздействию нагретого метала, окалины, вибрациям, и иметь ровную нескользкую поверхность. Рекомендуются следующие покрытия полов: бетонные плиты по прослойке из цементно-песчаного раствора.

Въезды в производственные помещения не должны иметь порогов и выступов. Въездной уклон должен быть не более 0,05.

Служебные и бытовые помещения должны находиться в торцах корпусов.

Список используемой литературы

1. Алексеев А.Г. Магнитные эластомеры / А.Г. Алексеев, А.Е. Корнев. - М.:Химия,1987. – 204 с.

2. Артёменко С.Е. Физико-химические основы альтернативной технологии магнитопластов и рациональные области их применения / С.Е. Артёменко, С.Г. Кононенко, А.А. Артёменко // Химические волокна. - 1998. - № 3. - С.45-47.

3. Артёменко А.А. Технология высокоэффективных магнитопластов поликонденсационного способа наполнения /А.А. Артёменко, С.Г. Кононенко, С.Е.Артёменко // Пластические массы. - 1999. - №9. - С.21-26.

4. Артеменко А.А. Основы технологии высокоэффективных магнитопластов: учебное пособие /А.А. Артеменко, С.Г. Кононенко, Н.Л. Зайцева.-Саратов: Сарат.гос.техн.ун-т,2001.-37 с.

5. Производство изделий из полимерных материалов: Учеб. пособие / В.К. Крыжановский, М.Л. Кербер, В.В. Бурлов, А.Д. Паниматченко. - СПб.: Профессия, 2004. - 464 с.

6. Бортников В.Г. Основы технологии переработки пластических масс: Учебное пособие для вузов / В.Г. Бортников. - Л.: Химия, 1983. - 304 с.

7. Швецов Г.А. Технология переработки пластических масс: Учебник для техникумов / Г.А. Швецов, Д.У. Алимова, М.Д. Барышникова.- М.: Химия, 1988.-512 с.

8. Брацыхин Е.А. Переработка пластических масс в изде­лия / Е.А. Брацыхин, С.С. Миндлин, К.Н. Стрельцов. - М.-Л.: Химия, 1966. – 165 с.

9. Ставров В. П. Технологические испытания реактоплас­тов / В.П. Ставров, В.Г. Дедюхин, А.Д. Соколов. - М.: Химия, 1981. – 248 с.

10. Переработка пластмасс: Справочное пособие / под ред. В.А. Брагинского. - Л.: Химия, 1985.-236 с.

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

12. Охрана труда в химической промышленности/ Г.В. Макаров, А.Я.Васин, Л.К. Маринина, П.И. Софийский, В.А. Старобинский, Н.И.Торопов. - М.: Химия 1989. 496 с.

13. Безопасность жизнедеятельности / под ред. С.В. Белова. - М.: Высшая школа, 1999. - 448 с.