Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное агентство по образованию
государственный технический университет
технологический институт
Курсовой проект
по дисциплине: «Основы проектирования и оборудование предприятий по переработке полимеров»
на тему «Проект участка по производству газовых труб из поливинилхлорида методом экструзии»
Выполнил:
студент
Принял:
2009
Содержание
Введение
1. Технологическая часть
1.1. Информационный анализ с обоснованием метода производства изделий, технологической схемы производства и основного технологического оборудования
1.2. Выбор и краткая характеристика основного применяемого оборудования
1.3. Выбор и краткая характеристика формующей оснастки
1.4. Характеристика исходного сырья и материалов
1.5. Характеристика готовой продукции
1.6. Обеспечение БЖД на участке по производству труб ПВХ
2. Расчетная часть
2.1. Материальные расчеты
2.2. Расчет оборудования
2.3. Энергетические расчеты
2.4. Расчет производственных площадей
Заключение
Список использованной литературы
Приложение 1 Спецификация на технологическую схему
Приложение 2 Спецификация на чертеж оборудования
Введение
Производство пластмасс характеризуется относительно низкой материало- и энергоемкостью. Применение пластических масс и синтетических смол позволяет решать важные для народного хозяйства задачи: создание прогрессивных конструкций машин и аппаратов, повышение качества и расширение ассортимента продукции технического и бытового назначения, существенное усовершенствование строительной техники, интенсификацию сельскохозяйственного производства и ряда других производств.
Одним из основных методов переработки полимеров является экструзия - современный, высокоавтоматизированный непрерывный процесс производства изделий и полуфабрикатов нужной формы, осуществляемый путем продавливания расплава полимерного материала через формующий инструмент (головку). Экструзию применяют для приготовления гранул, листов, пленок, труб, профильных и выдувных изделий, тонкослойных покрытий на бумагу, ткани, картон, провода и кабели в пластмассовой изоляции.
Для расширения этого перечня продукции перед отраслью по переработке пластмасс стоят важнейшие задачи. Это разработка и пуск в эксплуатацию мощных и высокоскоростных машин, осуществление более точного и автоматического регулирования параметров экструзионных технологических процессов, внедрение полной механизации и автоматизации основных и вспомогательных операций, разработка и внедрение единых технологических комплексов, объединенных общей программой и дистанционно управляемых посредством компьютеров.
В мировой практике с каждым годом увеличиваются скорости экструзии пленок и достигают в настоящее время до 300 м/мин, производительность экструдеров выросла до 2000 кг/ч при диаметре шнека D = 200 мм.
Наблюдается тенденция к увеличению параметра L/D от 24:1 до 40:1, что позволяет увеличить степень гомогенизации расплава.
Особый интерес представляет идея совмещения реактора для синтеза полимера с экструдером, что сокращает процесс изготовления изделий, экономит энергию и улучшает качество продукции.
Весьма перспективен процесс соэкструзии, при котором несколько экструдеров пластицируют разные полимерные композиции и выдавливают их через общую комбинированную головку.
Методом экструзии изготавливаются трубы диаметром 1500 мм при толщине стенки 52 мм и массе 1 м трубы 220 кг. Изготавливаются такие трубы на одно или двухшнековых машинах с диаметром шнека 200 мм. Будут изготавливаться трубы с диаметром 3000 мм [7].
Целью данного курсового проекта является выбор и разработка современного способа изготовления труб из поливинилхлорида (ПВХ).
1. Технологическая часть
1.1. Информационный анализ с обоснованием метода производства изделий, технологической схемы производства и основного технологического оборудования
1.1.1.Обзор и анализ существующих технологических схем, типов оборудования и технологического процесса
Все стадии процесса производства труб из полимерных материалов неразрывны и проводятся синхронно на агрегатах, состоящих из машин, скомплектованных в технологическую линию в соответствии с последовательностью технологических операций, осуществляемых на этих машинах [3]. Это: образование расплава, осуществляемое в червячном прессе; формование трубы из расплава, производимое головкой; калибрование трубы по наружному диаметру в калибрующем устройстве; охлаждение трубы в две стадии: в калибрующем устройстве и ванне; непрерывный отвод труб производится тянущим устройством; резка труб выполняется автоматической пилой; намотка осуществляется на специальном намоточном устройстве. Для производства труб разных диаметров применяются следующие агрегаты с одночервячным прессом.
Таблица 1
Характеристика агрегатов для производства труб
| Диаметр трубы, мм | Толщина стенок труб, мм | Размер червяка, мм | Общая мощность электродвигателя, кВт |
| 10 - 50 | 1,6 - 8,5 | 63 | 25 |
| 60 - 100 | 3 - 10,5 | 90 | 42 |
| 110 - 315 | 2,7 - 17,8 | 160 | 100 |
Используются также агрегаты с двухчервячными прессами: с червяками диаметром 90 мм для труб до 110 мм и с червяками диаметром 125 мм для труб до 400 мм [3]. В табл. 2 приводятся технические характеристики линий для производства труб из ПВХ [4].
Таблица 2
Технические характеристики линий для производства труб из ПВХ
| Тип, марка линии | Диаметр червяка, мм | Номенклатура труб (наружный диаметр, мм) | Установленная мощность, кВт | Габариты (L×B×H), мм | Масса, кг | |
| электродвигателей | электронагревателей | |||||
| ЛТМ 2-90×20-63/160 | 90 | 63-160 | 61,8 | 48,8 | 39200×1510×2210 | 17800 |
| ЛТ 2-125-140/400 | 125 | 140-400 | 82,2 | 89,2 | 41200×1700×2400 | 22435 |
Комплектующее оборудование линий для производства труб из ПВХ представлено в табл. 3 [4].
Таблица 3
Оборудование для комплектования линий производства труб из ПВХ
| Наименование узлов, агрегатов | Тип, марка линий | |
| ЛТМ 2-90×20-63/160 | ЛТ 2-125-140/400 | |
| Червячный пресс | ЧП 2-90×20 | ЧП 2-125×20 |
| Трубная головка | ГТ 63-90 ГТ 90-160 | + |
| Ванна охлаждения вакуумная | + | + |
| Ванна охлаждения | + (2) | + |
| Тянущее устройство | + | + |
| Маркирующее устройство | + | + |
| Отрезное устройство | + | + |
| Раструбный автомат | - | - |
| Пакетирующее устройство | - | - |
| Система вакуумирования | + | + |
| Устройство автоматического измерения толщины стенки трубы | - | - |
Примечание: 1. Знак «+» означает наличие устройства в линии, а «-» - его отсутствие. 2. Цифра в скобках означает количество устройств.
Двухчервячные прессы применяют для переработки порошкообразных композиций (преимущественно на основе поливинилхлорида), при этом отпадает необходимость в предварительной грануляции. Имеются сведения и о переработке поливинилхлоридных композиций и на одночервячных прессах [5].
Для производства труб целесообразно использовать машины с длиной червяка 20 - 25D [4]. Профиль червяка зависит от рода перерабатываемого материала. Привод червяка должен обеспечивать плавное регулирование числа оборотов. Червячный пресс снабжается устройством для перемещения червяка в горизонтальном направлении для регулирования зазора между концом червяка и головкой [3].
Головка на конце цилиндра имеет мундштук. Мундштук центрируется с помощью болтов. Дорнодержатель, имеющий форму крестовины, служит для крепления дорна и обратной торпеды. Дорны больших размеров нагреваются отдельными элементами.
В середине дорна просверлен канал, через который из полости, высверленной в спице крестовины, внутрь трубы может подаваться воздух.
Все поверхности головки, соприкасающиеся с расплавом полимера, должны быть отполированы, а при работе с ПВХ - отхромированы. Во избежание возникновения застойных зон в головке все сопряжения деталей должны быть плавными, угол между ними не должен превышать 60º. Коническая часть дорна должна иметь угол 25 - 35º, при этом обеспечивается хорошее сращивание струй, образовавшихся при рассечении потока крестовиной [3].
Труба, выходящая из формующего зазора, вследствие разбухания имеет большие размеры, чем зазор; тянущим устройством труба вытягивается, и ее сечение уменьшается.
Рекомендуется, чтобы площадь сечения формующего зазора головки была на 5 - 10% больше площади трубы. Длина формующей части кольцевого зазора должна быть равна 12 - 15-кратной его ширине [3].
Головку снабжают комплектом мундштуков и дорнов разных размеров, что позволяет получать на ней разные трубы.
Как правило, трубы калибруют по их наружному диаметру (при стыковании важно, чтобы эти диаметры совпадали) при непрерывном движении трубы, которое осуществляют растяжением ее в поперечном направлении до стенок ограничивающей насадки.
Растяжение трубы в поперечном направлении может быть осуществлено двумя способами: 1) атмосферным давлением (при создании вакуума между стенкой насадки и трубой) и 2) давлением сжатого воздуха, подаваемого внутрь трубы [4].
Для калибрования труб первым способом применяют вакуумную насадку. Она расположена на двух направляющих, которые укреплены на передней конструкции, и представляет собой камеру, разделенную на три зоны: 1) охлаждения; 2) вакуумную; 3) охлаждения. В рубашку первой и третьей зон подают охлаждающую воду. Рубашку второй зоны соединяют с вакуум-насосом. Через просверленные отверстия в этой зоне создается вакуум между насадкой и трубой и обеспечивается прижим горячей трубы к стенкам насадки. Непрерывно оттягиваемая горячая труба калибруется по наружному диаметру и охлаждается. Вместе с насадкой монтируется ванна для охлаждающей воды.