Удосконалення технології виготовлення вкладиш-пустотообразователей на основі поліпропілену

Міністерство освіти і науки РФ

державний технічний університет

технологічний інститут

Кафедра хімічної технології

Курсовий проект

з дисципліни: "Основи проектування та обладнання підприємств з переробки полімерів"

на тему: "Удосконалення технології виготовлення вкладиш-пустотообразователей на основі поліпропілену"

Виконала:

Перевірив:

2007

Зміст

Введення

1. Технологічна частина

1.1 Інформаційний огляд

1.2 Вибір і коротка характеристика основного обладнання, що застосовується для переробки полімерних матеріалів за даною технологією

1.3 Характеристика вихідної сировини і матеріалів

1.4 Характеристика готової продукції

1.5 Забезпечення БЖД на ділянці з переробки полімерних матеріалів

2. Розрахункова частина

2.1 Матеріальні розрахунки

2.2 Розрахунок продуктивності основного і допоміжного обладнання

2.2.1 Розрахунок продуктивності термопластавтомата:

2.2.2 Обсяг виливки при оптимальній гнездності:

2.2.3 Розрахунок числа ТПА

2.3 Розрахунок і вибір основного обладнання, необхідного для виконання даної продуктивності

2.3.1 Розрахунок оптимальної гнездності:

2.3.2 Розрахунок необхідного зусилля змикання:

2.3.3 Розрахунок гнездності, зумовленої об'ємом упорскування термопластавтомата:

2.3.4 Розрахунок гнездності, зумовленої зусиллям змикання плит ТПА

2.3.5 Розрахунок литниковой системи:

2.4 Розрахунок енергетичних витрат на технологічні потреби

2.4 1 Теплова розрахунок бункера з сушкою матеріалу в струмі гарячого повітря.

2.4.2 Тепловий розрахунок ТПА.

2.4.3 Тепловий розрахунок екструдера.

2.4.4 Тепловий розрахунок гранулятора

2.4.5 Тепловий розрахунок барабанної сушарки

2.4.6 Розрахунок витрати води

2.4.7 Транспортні розрахунки

2.5 Визначення необхідних площ, для розміщення обладнання, складів сировини, готової продукції

Висновок

Список використаної літератури

Введення

Промисловість полімерних матеріалів є однією з провідних галузей народного господарства, серед якого велике значення має виробництво пластичних мас.

Виробництво пластичних мас базується на полімерах, що отримуються з масових джерел сировини (нафти, вугілля, природного газу), що забезпечує практично необмежену можливість зростання виробництва полімерів.

В даний час протягом ряду років вітчизняний ринок відчуває дефіцит як пластичних мас, так і виробів з них.

З'явилася тенденція організації виробництва синтетичних полімерних матеріалів не на самостійно функціонуючих підприємствах, що виробляють пластмаси, а як продовження технологічного ланцюжка підприємств нафтопереробки та нафтохімії. Такі підприємства виробляють мономери, перестають постачати їх як товарну продукцію, а орієнтую т виробництво полімерів, як заключний етап технологічного ланцюжка або навіть провівши готові вироби промислового призначення.

Незважаючи на наявність великих запасів вуглеводневої сировини на території Росії за рівнем розвитку галузь виробництва синтетичних полімерних матеріалів серйозно поступається по виробництву багатьом країнам: Англії, Італії, Китаю, Франції, Німеччини, Японії, США. В цілому приріст обсягів виробництва по групі продуктів синтетичних смол і пластичних мас за 2005 рік склав 11,4%, що свідчить про тенденції, що намітилася до стабілізації внутрішнього ринку і відносно стійкому попиті на полімерні матеріали. Однак, виробництво базових термопластів, яке досить тривалий період зберігалося на хорошому рівні, поступово знижується. Приріст обсягу поліпропілену в 2005 році склав 25,3%, що забезпечено введенням нових потужностей в АТ "Уфарсінту", АТ "Московський нафтопереробний завод".

Незважаючи на постійне зниження рівня виробництва за минулі роки, виробництво термопластів поки залишається рентабельним. Хоча рівень рентабельності поступово знижується, навіть при збереженні існуючого парку обладнання (хоча і значно застарілого) та обсягів та постачальників сировини, виробництво термопластів залишиться рентабельним ще близько 10 років. Важливим фактором збереження виробництва термопластів є заміна застарілого обладнання та застарілих технологічних процесів на сучасні; забезпечення сировинної бази і зниження собівартості продукції (тарифи на ресурси, послуги, висока вартість сировини, транспорт, застаріла технологія з низьким рівнем рентабельності). [1]

Галузь переробки пластмас знаходиться в стадії структурної перебудови, долаючи наслідки загального падіння виробництва в Росії та конкуренцію з боку імпортної продукції. Перебудова великих підприємств призвела до утворення більш дрібних самостійних одиниць, приватних фірм, спільних підприємств, яке використовують новітнє імпортне обладнання і технології чи вичавлюють все можливе зі старого обладнання старих підприємств. [2]

Розвиток галузі переробки пластмас стримувала вузькість вітчизняного асортименту сировини, в той же час стимулювала імпорт сировини. В даний час, у зв'язку з підвищенням цін на імпортні сировину та матеріали відкрилася можливість для вітчизняних виробників збільшити випуск продукції. Попит на продукцію переробки пластмас продовжує розвиватися.

Підприємства з переробки пластмас на 2000 рік гостро потребували технічному переозброєнні, оскільки близько 65% обладнання морально і фізично застаріло, більше 60% виробництв мало термін експлуатації, що перевищує 15 років. В даний час конкуренція на ринку полімерного устаткування і можливість закуповувати комплектуючі за кордоном дозволили поліпшити якість вітчизняного обладнання, наприклад, що випускаються на оборонному підприємстві ВО "Савма" (м. Кімри), ВЗПО "Техніка" (м. Володимир), на Тульському машинобудівному заводі по документації фірми "Куасі" (Німеччина). За бажанням замовника, ці термопластавтомати можуть бути оснащені системами управління фірм "Бош", "Сіменс", гідроапаратури "Віккерс", "Рексрот". [2]

Таким чином, для успішної конкуренції імпортних виробів, для підтримки виробництва на високому рівні, відповідному сучасним вимогам для зниження собівартості і підвищення рентабельності виробництва, необхідне вдосконалення існуючих технології і устаткування виробництва ливарних виробів, розглянуте в цьому проекті на прикладі виробництва вкладиш-пустотообразователей.

Вкладиш-пустотообразователей ТУ 2291-008-01124325-01 електроізолюючі для залізобетонних шпал. Призначений для електроізоляції рейкового скріплення типу ЖБР-65 від залізобетонних шпал типу Ш3 по ОСТ 32.152-2000 або брусів по ОСТ 32.134-99 і для закріплення в них закладних сідлоподібних шайб і болтів і виготовлені з поліпропілену згідно з ГОСТ 26996 - 86 методом лиття під тиском на термопластавтомати KuASY 800/250. [3]

Тому метою курсового проекту є удосконалення технології виготовлення ливарних виробів технічного призначення на ВАТ "Балаковської завод запасних деталей", що розглядається для підвищення конкурентоспроможності продукції.

1. Технологічна частина

1.1 Інформаційний огляд

Вкладиш-пустотообразователей повинен бути міцним і витримувати при контрольній перевірці вільне падіння на бетонну підлогу з висоти 1 м без утворення тріщин, зламів, відколів та інших механічних пошкоджень, а також витримувати без втрати форми температуру +120 º С в сушильній шафі протягом 30 хвилин . Тому, вони повинні відповідати таким вимогам:

міцність, жорсткість, твердість, теплостійкість, стійкість до агресивних середовищ, легкість обробки. Всім цим вимогам повною мірою відповідає поліпропілен, однак, внаслідок дії прямого сонячного світла поліпропілен, тому при переробці поліпропілену обов'язково додавання стабілізаторів. [4]

Для модифікації властивостей поліпропілену і поліпшення споживчих якостей виробів з поліпропілену застосовуються різні добавки та барвники. Наприклад, модифікація поліпропілену поліізобутиленом (5-10%) покращує нафтових матеріалу, підвищує його гнучкість, стійкість до розтріскування, крихкість при низьких температурах знижує. Для модифікації властивостей застосовують також бутилкаучук, силоксанових каучуків та інші. Для поліпшення переробки термопластів екструзією пропонується ввести концентрат екструзійної добавки "Баско".

Концентрат антистатичною добавки марки Т0021/01 може бути використаний для запобігання утворення зарядів статистичної електрики у виробах з поліолефінів.

Пластичні матеріали, як правило, володіють високою питомою поверхневим опором і низькою діелектричною сталою. Ці властивості при випуску полімерних виробів призводять до високого електростатичного заряду на поверхні готових виробів і, як наслідок, налипання на них мікрочастинок пилу і бруду.

Зменшення питомої поверхневого опору полімерів найбільш технологічно може бути досягнуто застосуванням добавок, які вводяться в полімерний матеріал при переробці, забезпечуючи довготривалий ефект за рахунок міграції добавки з внутрішніх шарів виробу до його поверхні.

Антистатичний ефект досягається за рахунок взаємодії добавки з атмосферною вологою, в результаті чого утворюється електропровідності поверхневий шар. Оскільки міграція на поверхню є передумовою дії антистатиків, то їх ефективність досягається або відразу, або протягом певного часу після завершення технологічного процесу. Для досягнення певного антистатичного ефекту необхідна певна вологість (не менше 30%) повітря для утворення вологою плівки на поверхні полімеру.

Рекомендований відсоток уведення 05-3,0% від маси вихідного полімеру в залежності від вимог до поверхневої електропровідності виробів. Надмірна концентрація антистатичний може призводити до "замасливанию" поверхні виробів або негативно впливати на фіксацію друку. Для вкладиша рекомендується вводити 2% добавки від маси вихідного вироби для забезпечення необхідного антистатичного ефекту.

Змішання гранул антистатичний з гранулами полімеру може бути здійснено шляхом автоматичного дозування в завантажувальну воронку або в тихохідному змішувачі-якого типу (барабанному, "п'яної бочці", двоконусних і т.п.). готова суміш дозується в завантажувальну воронку термопластавтомата і переробляється у виріб при стандартних режимах отримання даних виробів. [5]

Пропонуються також такі добавки "Баско" в таблиці 1

Таблиця 1

Опис технологічного процесу.

Технологічна схема виробництва вкладиша складається з наступних операцій:

прийом сировини в контейнерах або мішках;

транспортування на склад;

зберігання сировини;

вхідний контроль;

підготовка сировини;

формування виробів;

контроль продукції;

механічна обробка;

упаковка;

складування;

переробка відходів. [18]

Сировина в мішках транспортується з вантажної машини навантажувачем на склад, де зберігається стелажним способом на піддонах в мішках 17. Потім сировину в мішках з допомогою електронавантажувачів 16 подається на растарочную установку 11, з якої пневмотранспортери гранули сировини надходять в приймальний бункер 1, гранули барвника в бункер 7, гранули антистатичною добавки в бункер 6.

У пневмотранспортних системах повітря нагнітається компресором через фільтр в транспортерну трубу, куди з бункерів 1,6,7 через живильник подається поліпропілен, барвник і добавка. При розвантаження системи циклон можна не застосовувати, тому що гранульовані матеріали можна вивантажувати безпосередньо в приймальний бункер стрічкового дозатора 8.

У стрічковому дозаторі матеріал переміщається нескінченним транспортером, закріпленим на рамі, і приводиться в рух барабанним електродвигуном. Дозіруемий матеріал з приймального бункера, розташованого над транспортером, надходить на стрічку через завантажувальне вікно з регулюючої заслінкою. Транспортує стрічка додатково підтримується роликовими опорами. Дозіруемий матеріал сходить з транспортера під власною силою тяжіння; для очищення стрічки призначено очисний пристрій. Стрічковий дозатор укладений у корпус. [19]

Стрічковий дозатор 8 подає матеріал у завантажувальний бункер 9 ТПА, в якому сировина підігрівається в струмі гарячого повітря. Повітря нагнітається в бункер вентилятором 14, попередньо нагрівається нагрівальним елементом 15, проходить через нижній фільтр і матеріал, виходить через відвід повітря. Матеріал надходить спочатку у внутрішній бункер з магнітним розподільником, а потім надходить у зовнішній бункер з фільтром, де відбувається осушення і нагрівання його. [20]

З бункера 9 матеріал надходить в ТПА марки KuASY 800/250 10.

Технологічний цикл в ТПА забезпечується за рахунок злагодженої роботи трьох вузлів: вузла змикання та замикання форм, вузла пластикации і випуску механізму підведення та відведення, вузла пластикации і вприскування. ТПА складається з пристрою для дозування матеріалу, механізмів для замикання форми і інжекції, приводу, пультів для керування машиною, а також контролю і регулювання температури. Найважливіший вузол автомата - інжекційний механізм, що складається з пристроїв для об'ємного або вагового дозування, пластикации і інжекції матеріалу; приводу для зворотно-поступального руху поршнів, а також обертального і поступального руху черв'яків, пристрої для пересування інжекційного механізму. [21]

Цикл лиття під тиском вкладиша складається з наступних операцій і виконується в такій послідовності:

Переміщення рухомої плити (спочатку прискорений, потім уповільнений);

Замикання форми;

Переміщення механізму упорскування до форми і вприскування розплав в форму;

Витримка матеріалу у формі під тиском;

Охолодження вироби у формі;

Розкриття форми;

Подача матеріалу в матеріал циліндр, Пластикація і гомогенізація його за рахунок енергії обертання черв'яка і тепла, що підводиться ззовні (доза накопиченого пластифікованого матеріалу в циліндрі округлюється становищем кінцевого вимикача відходу шнека машини);

Розкриття форми та видалення вироби з форми;

Мастило форми. [18]

Потім готовий виріб подається на стіл 12 для механічної обробки, де видаляється літник; місця обріза литника і облоя, кромки внутрішніх отворів зачищаються. Потім виріб упаковується в контейнер 13, навантажувачем перевозиться на склад готової продукції, де зберігаються в контейнерах, що забезпечують збереження їх при транспортуванні і зберіганні. [3]

Заповнений літником технологічний контейнер 13 навантажувачем доставляється до дробарці 14, в якій відбувається подрібнення літників та інших відходів. Установка має ротор складається з наборів великих і малих ножів (із зубами подібними циркулярної пилці) і нерухомий ніж, виконаний східчасто з виступами і западинами, відповідними зубах дискових ножів. Грати, що розділяє подрібнювач, служить первинним класифікатором дисперсності полімеру. При роботі установки відходи подаються в приймальний бункер, де захоплюються рифами вовків. Вовки ущільнюють і формують волокно з відходів, переводячи їх у зручну для подрібнення форму.

Збільшення ступеня ущільнення полотна також можна домогтися, змінюючи зазор між вовками за допомогою штоків і пружин. Полотно з відходів направляється в зону різання, де зубами дискових ножів затягується на нерухомий ніж, подрібнюється на шматочки і далі, провалюються через грати, відсмоктуються повітродувкою. [12]

Ізмемельченний відхід подається в гранулятор Водокільцевий 20. Пристрій складається з корпусу грануляторной головки, кільцевої фільтр, кожуха гранулятора, що рубають ножів і приводу.

Шість рубають ножів закріплені на горизонтальному валу, це полегшує їх обслуговування. Розплав полімеру з екструдера 19 надходить в гранульовану голівку до філь'єрі. Вихідні з фільєри прутки рубаються обертовими ножами безпосередньо у фільєри. Вода надходить по дотичній в кожух гранулятора, підхоплює гранули і транспортує їх в кожух по спіральних кільцю до вихідного штуцера.

Потік води з гранулами надходить в воотделітель 21, в якому відділяється вода, а гранули на сушку в барабанну сушарку 22. Кожух гранулятора разом з валом рубають ножів і приводом валу встановлений на пересувному візку. [11]

Отримані гранули з приймального бункера 23 транспортуються пневмотранспортери в ТПА.

Спочатку гранули перероблених відходів надходять в стрічковий дозатор 8, потім подаються в завантажувальний бункер 9 ТПА 10 в кількості, що не перевищує 20% від маси вихідної сировини.

Основні параметри технологічного процесу.

1. Транспортування гранул поліпропілену і концентратів "Баско" пнемотранспортної системою:

ємність системи не лімітується;

продуктивність, кг / год 50 ... 50000. [18]

2. Дозування поліпропілену і концентратів "Баско" стрічковим дозатором:

температура і тиск - нормальні;

точність дозування,% до 1. [18]

3. Підсушування сировини в струмі гарячого повітря:

допустима вологість сировини після сушіння,% 0,1;

тривалість сушки, ч 0,5 ... 1.

4. Лиття під тиском:

тривалість упорскування, з 15 ... 20;

тривалість охолодження, з 45 ... 50;

температура по зонах нагріву литтєвий машини, ° С I - 220 ± 10;

II - 240 ± 10;

III - 250 ± 10;

IV - 260 ± 10.

нагрівання - електричний;

тиск, МПа 80 ... 140;

температура форми, ° С 70 ... 80; [23]

тривалість циклу, з 60 ... 70.

5. Установка для подрібнення відходів:

температура і тиск - нормальні. [14]

6. Гранулювання подрібнених відходів:

температура екструзії, ° С 220 ... 240;

тиск на виході екструдера, МПа 20 ... 25;

температура води гранулятора, ° С 20-50. [11]

7. Сушка гранул з перероблених відходів:

ступінь заповнення барабанної сушарки,% 20 ... 30;

температура повітря, ° С 90 ... 110;

тривалість сушки, ч 1;

тиск сушки - нормальне. [18,24]

Характеристика застосовуваного основного обладнання представлена ​​в таблиці 2.

Таблиця 2

1.2 Вибір і коротка характеристика основного обладнання, що застосовується для переробки полімерних матеріалів за даною технологією

Основним напрямком розвитку переробки пластмас литтям під тиском є ​​перехід від окремих ливарних машин, що працюють в автоматичному режимі, до дільниць та цехів з повною автоматизацією технологічного ланцюжка.

Ливарні машини з числовим програмним управлінням в комплексі з пристроями для автоматичної подачі сировини з тари в бункер машини, для перестановки ливарних форм, для термостатування ливарних форм, з автоматичними маніпуляторами для знімання і виносу із зони формування готових виробів, транспортерами для переміщення виробів від машини дозволяють комплектувати автоматичні потокові лінії з випуску ливарних виробів. [6]

В даний час найбільш доцільно застосовувати такі технологічні схеми: у напівавтоматичному й автоматичному режимах роботи устаткування з розподілом програм виробів за розрахунковими робочих місць.

При автоматизованих виробництвах рекомендується застосовувати автоматизовані склади зберігання сировини, що представляють собою систему ємкостей, обладнаних покажчиками рівня сировини. Сировина подається до місця споживання за допомогою пневмотранспорту, включається автоматично за викликом від литтєвий машини при зниженні рівня сировини в бункері або через певні проміжки часу. [7]

При виготовленні виробів конструкційного призначення все ширше знаходять застосування ливарні термопласти, які характеризуються комплексом цінних механічних, теплофізичних та діелектричних характеристик. Широкомасштабне впровадження прогресивних термопластів вимагає подальшого вдосконалення технології їх переробки від підготовчої операції - сушки, до фінішної - термообробки.

З метою вдосконалення та інтенсифікації процесу сушіння термопластів була розроблена технологія сушіння в фонманірующем шарі з одночасним опроміненням інфрачервоними променями. При конвекційно-променевому теплообміні забезпечується об'ємне і швидке видалення вологи з оброблюваних термопластів до необхідних по НТД (ГОСТ, ОСТ, ТУ) значень залишкової вологості, що дозволяє виключити основні види браку в деталях, зразках (пухирі, розшарування, тріщини, "срібло, включення - продукти термоочістітелной деструкції "), збільшуючи їх експлуатаційний ресурс в 2-4 рази. При цьому продуктивність сушки зростає в 10-20 разів.

Для реалізації процесу сушіння в якості базового обладнання була розроблена установка моделі ТІС. Установка складається з пульта управління, знімною кришкою з ІК лампами, бункера з отворами внизу, всередині якого розташовані напірна труба і ежектор, калорифера з шістьма ТЕНами, системи очищення повітря, пневмо-і електроапаратури. Установка моделі ТІС працює в напівавтоматичному і автоматичному режимах.

Технічна характеристика ТІС.

Продуктивність установки при початковій залишкової вологості до 0,5% - 15-30 кг / ч.

Час сушіння - 1-4 ч.

Витрата повітря - 15 м ³ / ч.

Температура повітря - 60-130 ° С.

Робочий тиск повітря - 0,2-0,5 МПа.

Ємність бункера - 25 дм ^2.

Габаритні розміри - 900х600х1250 мм.

Маса - 200 кг.

Для виключення адсорбції гарячим матеріалом вологи з навколишнього середовища висушені термопласти з ТІС доцільно випускати в спеціальну герметичну тару або обігрівається бункер пристрою АЛЗ, що входить до складу термопластавтомата. [8]

Завантажувальні бункери застосовуються також з вакуумуванням з метою видалення летючих речовин з матеріалу, що переробляється; бункери з підігрівом в струмі гарячого повітря; бункери з багатоповерховими дозуючими шайбами. [26]

Автоматизація технологічного процесу лиття під тиском термопластів та підвищення якості забезпечується комплексом моделі АЛ. У комплекс входить пристрій для завантаження і сушки термопластів АЛЗ, вібраційного формування ВУ, знімання деталей АЛС і пульт управління, що забезпечує синхронну роботу пристроїв з термопластавтоматів (наприклад, моделі ДЕ - 3127). Лиття здійснюється наступним чином. Термопласти за допомогою ежектора подаються з установки ТІС в обігрівається бункер, де нагрівається до заданої температури з метою видалення залишкової вологості. Потім на розплав термопласту у вузлі вприскування (пристрій ВУ) або формі (з розміщеним УЗ перетворювачем) впливає коливальна енергія ультразвукової частоти (18-22 кГц), що забезпечує за рахунок миттєвого підвищення тиску, збільшення швидкості течії матеріалів, а значить швидкості зсуву. При великих швидкостях зсуву швидко орієнтуються сегменти макромолекул, і зменшується в'язкість термопластів. В результаті УЗ впливу відбувається гомогенізація розплаву, зростає плинність і міцнісні характеристики термопластів, стабілізується усадка виливків. Знімання виливків здійснюється за допомогою комбінованої системи воздухос'емніков і штовхача з пружинною у формі.

Технічна характеристика здійснюється

для завантаження і сушки термопластів АЛЗ.

Продуктивність ежектора - 31-40 кг / м.

Продуктивність сушки в бункері - 5-10 кг / м.

Висота подачі термопластів в обігрівається бункер - до 3000 мм.

Температура сушки - 60-120 ° С.

Споживана потужність - 1,6 кВт.

Габаритні розміри бункера або висота - 700 мм.

Діаметр верхньої частини - 450 мм.

Маса - 48 кг.

Технічна характеристика вібраційного пристрою ВУ.

Амплітуда коливання УЗ хвилеводів - 3 мкм.

Кількість хвилеводів - 4 шт.

Робоча частота - 18-22 кГц.

Споживана потужність - 1 кВт.

Габаритні розміри: - вібраційної приставки - 200х290х290 мм;

генератора - 770х550х425 мм.

Час підготовки цього автоматизованого комплексу до роботи становить 30 хвилин. Використання автоматизованого комплексу забезпечує підвищення міцності виробів та зниження технологічних відходів. [8]

З метою подальшого вдосконалення технології лити під тиском термопластів був розроблений гнучкий виробничий модуль моделі МТ, який складається з термопластавтомата (наприклад, ДЕ 127-63Ц1), автоматизованого пристрою програмного управління "Мікро", пристроїв АЛЗ і АЛС, уніфікованого блоку з набором форм-вкладишів . Модель функціонує автономно, здійснює багаторазові цикли і може бути вбудована в систему більш високого рівня ("Електроніка-60", СШ-1420 і т.д.). пульт управління модулем включає вісім терморегуляторів Ш-4528 або Ш-4538 (для регулювання температури бункер, сопла, форм), а також пристрої "Мікро", яке забезпечує задані режими змикання і розмикання форми, підведення та відведення сопла, набір дози і швидкості упорскування .

Використання блоку з індукційним обігрівом і уніфікованим посадковим місцем з підпружиненим фіксатором дозволяє в 20-30 разів інтенсифікувати процес переналагодження форм-вкладишів і забезпечити їх швидкий і рівномірний нагрів до заданих температур.

Режим роботи елементів модуля залежить від циклічності роботи і задається автономно системою управління.

Технічна характеристика модуля моделі МТ.

Максимальний обсяг вприскування - 63 см ^3.

Номінальний тиск лиття - 180 МПа.

Найбільша температура пластикации - 350 ° С.

Встановлена ​​потужність - 18 кВт.

Габаритні розміри - 3560х850х1900 мм.

Маса - 2500кг.

Використання моделі МТ забезпечує підвищення якості деталей з термопластів і зниження трудомісткості їх виготовлення. Можливість вбудовування в систему більш високого рівня дозволяє створити на його основі гнучкі автоматичні ділянки і виробництва. [8]

Важливим етапом розвитку виробництва з переробки пластмас стало створення і серійне виготовлення на ВПО "Техніка" (м. Володимир) і СПО "Прогрес" (м. Кіпр) термопластоавтоматов моделей ТПА 400/100 і ЛПД 500/160 відповідно. Термопластавтомати оснащені мікропроцесорами і досконалішими гідровузлами.

Технічна характеристика ТПА 400/100.

Максимальний обсяг вприскування - 247 см ^3.

Номінальний тиск лиття - 164 МПа.

Найбільша температура пластикации - 350 ° С.

Габаритні розміри - 5300х1340х2800 мм.

Маса - 4200 кг.

Технічна характеристика ЛПД 500/100.

Максимальний обсяг вприскування - 407 см ^3.

Номінальний тиск лиття - 161 МПа.

Найбільша температура пластикации - 350 ° С.

Встановлена ​​потужність - до 61 кВт.

Габаритні розміри - 6880х1195х2440 мм.

Маса - 6700 кг.

Використання горизонтальних термопластавтоматів забезпечує ефективну переробку термопластів. В даний час ведуться роботи з удосконалення вузла пластикации, бункери і системи управління термопластавтоматів, що дозволяє розширити асортимент переробляються термопластів і підвищити якість виробів на їх основі.

Одним з ефективних засобів автоматизованих технологічних процесів лиття термопластів (поліолефінів, полістиролів) є організація комплексу-механізованих виробництв на основі реторно-конвеєрних ліній (АРКЛ).

Лінія моделі ЛЛТ - 10-1 призначена для лиття одночасно до чотирьох типів термопластів з подальшим отриманням чотирьох типорозмірів деталей діаметром до 40 мм, висотою до 50 мм.

Лиття деталей здійснюється при безперервному русі ливарних форм, розміщених в ланцюговому конвеєрі щодо ротора інжекції і ротора вивантаження, розташованих в технологічній послідовності. При русі конвеєра ливарні форми послідовно переміщуються через ротор інжекції, де відбувається завантаження, Пластикація переробляються, дозування розплавів в циліндрі з подальшим заповненням форм під тиском. У роторі викидання відбувається розмивання форми, відділення литника, виштовхування виливків і передача їх в механізм поділу виробів (деталей) по номенклатурі, очищення та змикання форм. По мимо зазначених вузлів в лінію входить централізований пульт управління і гідросистема. Лінія

ЛЛТ - 10-1 працює в напівавтоматичному або автоматичному режимах. [8]

Технічна характеристика ЛЛТ - 10-1.

Продуктивність - 100 ОПМ / хв.

Максимальний обсяг вприскування - 10 см ^3.

Номінальний тиск лиття - 150 МПа.

Найбільша температура пластикации - 250 ° С.

Встановлена ​​потужність - 62 кВт.

Габаритні розміри - 4690х1300х3060 мм.

Маса - 11000 кг.

Впровадження лінії ЛЛТ-10-1 забезпечує підвищення продуктивності праці в 8-10 разів і автоматизацію процесу переробки термопластів. Лінію доцільно використовувати у великосерійному виробництві (при коефіцієнті завантаження обладнання ≥ 0,9).

Для раціонального використання технологічних відходів при виготовленні виробів побутової техніки застосовують роторний подрібнювач термопластів моделей УІ. Подрібнювач складається з корпусу з вбудованими в нього нерухомими ножами, в нутрії якого розташовані обертовий ротор фрезерного типу з набором секціями та ножами, номер завантаження і помелу, сито, ємності для подрібненого матеріалу, пиловловлювач (циклон), а також пульт керування. Відходи термопластів (літники, браковані деталі) подають в завантажувальну камеру вручну або за допомогою транспортера. Безперервне подрібнення матеріалу відбувається між ножами ротора і корпусу. При необхідності можливе регулювання зазору між різальними кромками ножів ротора і корпусу залежно від насипної щільності матеріалу, що переробляється. Ступінь подрібнення визначається величиною отвори сита, що захищає знизу камеру помелу. Подрібнювач працює в напівавтоматичному режимі.

Про переваги подрібнювача УІ порівняно з промисловими аналогами: подрібнення всіх видів термопластів, видалення пилу і летких речовин із зони роботи, забезпечення рівня шуму не більше 75 дБ, рухливе переміщення устаткування.

Використання УІ забезпечує ресурсозбереження матеріалу до 90%.

Технічна характеристика УІ.

Продуктивність - до 50 кг / ч.

Отримана подрібнена фракція - не більше 6 мм.

Максимальні розміри переробляються пустотілих відходів 1400мм.

Споживана потужність - 3 кВт.

Габаритні розміри - 1050х750х1300 мм.

Маса - 230 кг.

Для ефективної переробки термопластів, їх подрібнену фракцію необхідно гранулювати. Установка для грануляції відходів термопластів УГОТ складається із завантажувального бункера, черв'ячного екструдера, охолоджувального пристрою, механізму різких стренг до грануляту, пневмо-і електроапаратури, пульта управління. Модульність установки дозволяє їй працювати як автономно, так і спільно з подрібнювачем термопластів. Попередньо подрібнені відходи термопластів подаються пневмотранспортом в бункер екструдера. У матеріальному циліндрі екструдера відбувається безперервна Пластикація. Матеріал видавлюється через фільєру у вигляді стренг, які охолоджуються у водяній ванні і надходять на механізм різання. Плавне регулювання швидкості обертання черв'яка дозволяє переробляти широкий діапазон матеріалів (поліолефінів, полістиролів, поліамідів та ін.) Регулювання зазору між ножами і швидкості обертання сприяє отриманню гранул необхідних геометричних розмірів (наприклад, діаметр 2-4 мм, довжині 3-6 мм). [8]

Технічна характеристика УГОТ.

Продуктивність не менше 16 кг / м.

Діаметр шнека - 80 мм.

Відношення діаметру шнека до його довжини (15-20) / 1.

Швидкість обертання шнека - 20-100 об. / Хв.

Кількість зон обігріву - 3.

Споживана потужність не більше 14 кВт.

Габаритні розміри - 2960х740х2000 мм.

Маса - 500 кг.

Використання грануметора дозволяє більш ефективно переробляти відходи термопластів, а також покращувати умови праці на виробництвах з переробки пластмас. [10]

Для грануляції термопластів застосовується також по мимо холодної грануляції, гарячу; найбільше поширення, особливо при великій продуктивності, отримав метод гарячої грануляції, при якій гранули утворюються при різанні гарячих стренг і подальшим охолодженні їх. Охолодження буває повітряне, у водяному кільці з підводного різкою.

Вибір способу грануляції визначається властивостями гранульованого матеріалу, продуктивністю і типом екструдера, необхідної форми гранул, а якість одержуваного грануляту-в основному однорідністю і насипною щільністю.

Для грануляції поліпропілену із заданою продуктивністю не доцільне застосування Водокільцевий грануляції, що забезпечує крім необхідної продуктивності високу якість отримуваних гранул, простоту конструкції фільєри, відсутність забивання фільєри навіть при низькій продуктивності, незначний знос рубають ножів завдяки утворенню тонкої плівки розплаву на філь'єрі, низькими капітальними і експлуатаційними витратами . На цій установці можна отримувати тарообразние, лінзоподібні і циліндричні гранули діаметром 0,3-0,6 см. довжина гранул може регулюватися частотою обертання вала з стинають ножами.

Безпечна робота забезпечується системою відключення машини при підвищення тиску: реле контролю частоти обертання і датчик витрати води і валу відключає установку при розриві приводного ременя, кінцевий вимикач між фільєри і кожухом запобігає аварії при відкритому кожусі гранулятора.

Підводний грануляція застосовується головним чином для термопластів, які налипають на фільєру і ножі, - прозорий пластифікований полістирол, поліпропілен і його сополімери та ін Однак ці установки застосовують для високопродуктивних виробництв (14-17 тонн / рік). Прутки, що виходять з фільєри, рубаються обертовими ножами безпосередньо у фільєри, потім гранули знизу підхоплюються водою і транспортуються до холодильника, потім до сушарці.

Технічна характеристика установок для Водокільцевий грануляції типу WRG -230, для підводної грануляції типу UG -200 (11).

WRG -230 UG -200 (11)

Потужність приводу 7,5 кВт 24 кВт.

Максимальна продуктивність

по ПВХ, кг / г:

по поліетилену високого тиску 800 5000

по поліетилену низького тиску 800 4000

по пропиленом 600 3500

по пропиленом 700 4000

Проблема утилізації полімерних відходів є однією з найважливіших, проте зберігання їх переробки доцільний лише тоді, коли існує дійсна технологія і високопродуктивне обладнання. Між тим в даний час немає чітких шляхів ефективної переробки полімерних відходів, особливо "м'яких", а також визначення продуктивності і потужності установок, що враховують конструктивні параметри ріжучих вузлів і властивостей перероблюваних матеріалів, в тому числі високоеластичних. К "м'яким" належать: поліетилен високого, середнього, низького тисків, поліпропілен пластифіковані й напівтверді матеріали на основі полівінілхлориду, гуми.

Пропонуються універсальні технології, що дозволяють переробляти широкий спектр полімерних відходів, у тому числі "м'яких", що відрізняються достатньо високою продуктивністю при відносній простоті конструктивного оформлення енергозбереження.

Технічна і економічна ефективність використання універсальної установки для подрібнення "м'яких" полімерних відходів полягає в помітному розширенні сировинної бази за рахунок повернення в виробництва "м'яких" відходів і відповідно покращити екологічну обстановку завдяки виключенню вивезення цього виду полімерних відходів на звалище. [12]

Взагалі проблема утилізації відходів в Росії за кордоном досить актуальні і оскільки в сучасному світі існує понад чотириста видів пластмасових відходів. Враховуючи специфічні властивості полімерних матеріалів - вони не піддаються гниттю, корозії, проблема їх утилізації носить насамперед екологічний характер. Універсального рішення екологічної проблеми навіть в екологічно-розвинених країнах не знайдено.

Комплексних ліній з виробництва обладнання для переробки відходів в Росії немає. Тільки завод "Кузполімермаш" виготовляє окремі вузли технологічної лінії переробки відходів: Агломератори, дробарки, сушки, лінії грануляції термопластів.

Орієнтовна вартість обладнання для лінії грануляції відходів потужністю до 600 тонн / рік без стадії відмивання складає від 25тис. доларів США.

Аналіз європейського і світового досвіду показав, що екологічні виробництва, тобто виробництва стосуються відновлення і поліпшення навколишнього середовища, які включають в себе процеси повторного використання матеріалу дають виручку в розмірі більше 300млрд. Євро / рік в одному європейському союзі.

Однак вирішення проблеми утилізації відходів поліпропілену пов'язана не тільки з організацією дроблення, мийки та перегрануляціі, а й із забезпеченням вторинному сировини фізико-механічних властивостей, максимально наближених до властивостей полімеру, так як поліпропілен зазнає змін, негативно впливають на їх структуру. [13]

Основним способом боротьби з термоокислювальної деструкцією поліпропілену є введення в них антиоксидантів або стабілізаторів. В даний час деякі закордонні фірми, зокрема, Швейцарська фірма "Сиба", випускає рецептури стабілізаторів, що містять ще й ряд інгредієнтів, що дозволяють не тільки запобігти подальшій деструкцію полімерів, але і в деякій мірі, відновити їх властивості. Ці комплексні рецептури отримали назву реціклізаторов. Їх вводять в кількості від 0,2-0,4% від маси полімеру. Найбільш раціональним способом введення реціклізаторов в полімери, є використання їх концентратів, особливо багатофункціональних концентратів, що містять кілька аддитивів, кожен з яких виконує в полімері свою конкретну функцію.

Вже протягом багатьох років дуже добре зарекомендували себе установки з переробки відходів термопластів, що представляють собою комбінацію з вузла розривання, екструдера з гранулюючих голівкою.

Технічні переваги цих установок:

пряма комбінація вузла розривання і одношнековий екструдера означає економію проміжного транспортування і складування матеріалу;

завантаження екструдера підігрітим ущільненим матеріалом призводить до того, що можна використовувати більш короткий екструдер, забезпечити менший знос шнека і циліндра і зняти термічну навантаження і окислення матеріалу;

можливість переробки матеріалів з вологістю до 4%, а на установках з вакуумом і подвійний дегазацією до 8%.

Економічні переваги:

дуже гарне співвідношення ціни і продуктивності;

економія до 40% енергії в порівнянні з багатоступеневою переробкою;

компактне незанімающіхся багато місця виконання;

пластифікований, чудово відфільтрований в розплавленому стані гомогенний гранулят, мало поступається за своїми якостями первинного.

Продуктивність установок такого типу від 100 кг / г до 2000 кг / м.

Основне завдання при проектуванні і виготовленні обладнання для переробки відходів є виняток у міру матеріалу при виготовленні вироби та забезпечення максимального повернення матеріалів в процес.

В даний час на заводі ЗАТ "Атлант" (Білорусь) виготовляються серії дробарок:

1. подрібнювач пересувна БЗС 0090М.

2. подрібнювач БЗС 0131.

3. подрібнювач БЗС 0139.

Ці дробарки відносяться до типу малооборотістих.

Особливість цих дробарок - низький рівень шуму (менше 70 дБ), незначний вміст пилу, що забезпечується низькою швидкістю обертання інструменту (28 об. / Хв), самозаточуються інструменти, який гарантує тривалу експлуатацію дробарки без переточування інструменту. [14]

За кордоном проблема утилізації відходів є однією з найбільш гострих проблем сучасної цивілізації. З метою її вирішення останнім часом переважний розвиток одержує виробництво біорозкладаних полімерів: Biopol, Bioceta, Eco Plato, Bioplast, Bionolle, Ecoflex та інші. Також важливим напрямком у США і Європі є Рециклювання відходів пластмас та отримання матеріалів, продуктів чи виробів придатних до подальшого використання. [15]

Асортимент термопластавтоматів, що випускаються в Росії, також постійно оновлюється наприклад, Красноярський машинобудівний завод налагодив випуск термопластавтоматів моделей ДК 160-01, ДК 250, ДК 400. ТПА традиційно виконані в горизонтальній компонуванні з вбудованим гідроприводом механізмами замикання, уприскування і вузлом пластикации. Технічні характеристики і параметру відповідають кращим аналогам відомих зарубіжних фірм, а вартість істотно нижче. З 2001 року ТПА комплектуються системою управління, розробленої НПК "Кранавтоматіка" (Красноярськ). На СУ ТПА здійснюється цифрова індикація діагнозу неполадок, що відображає не спрацювали елемент, а також забезпечується функціонування блокуючих пристроїв, що підвищують безпеку обслуговуючого персоналу і безаварійну роботу ТПА. [16]

Виходячи з вище сказаного, при виготовленні вкладишів для додання антистатичних властивостей вводиться концентрат антистатичною добавки марки Т 0021/01, ТУ 2243-001-231-24265-2000.

Для зменшення тривалості циклу лиття під тиском вкладишів ТПА KuASY, а відповідно зменшення енергоємності процесу, збільшення продуктивності ТПА, зменшення собівартості виробу рекомендується застосування бункера з пристроєм завантаження матеріалу в струмі гарячого повітря, яке складається з нагрівального елемента і вентилятора, що подає гаряче повітря протитечією в завантажувальний бункер ТПА.

Для організації лінії з переробки відходів використовується: установка універсальна для подрібнення полімерних відходів, екструдер ZSK -57, Водокільцевий гранулятор WRG -230, барабанна сушарка. Лінія забезпечує необхідну продуктивність, енергоємність, якість одержуваного грануляту, який подається в технологічний процес.

Для забезпечення автоматизації процесу при транспортування матеріалу застосовується пневмотранспортних установка.

Удосконалення технології переробки прогресивних термопластів необхідно внаслідок широкомасштабного їх впровадження і розширюється застосування, оскільки вони володіють комплексом цінних механічних, тепло-фізичних і діелектричних характеристик. [10]

1.3 Характеристика вихідної сировини і матеріалів

Сировиною для виробництва вкладишів служить поліпропілен низького тиску марки 21020-06 або пропілен середнього тиску марки 01020-06, зі світлостабілізуючі, термостабілізірующей і антикорозійного добавкою, слабоокрашенная для виробів народного споживання і технічного призначення першого сорту. [17]

Поліпропілен надходить на виробництво у вигляді гранул одного кольору розміром 2-5 мм. Допускаються гранули розміром понад 5 до 8 мм і менше 2 мм, масова частка яких не повинна перевищувати 3% від маси партії, для поліпропілену середнього тиску - 5% від маси партії.

Характеристика поліпропілену марки 21020-06 (вищий сорт) представлена ​​в таблиці 3.

Таблиця 3

Характеристика поліпропілену марки 01020-06 (перший сорт) представлена ​​в таблиці 4.

Таблиця 4

Властивості поліпропілену (готової продукції) представлені в таблиці 5.

Таблиця 5

Для фарбування вкладишів застосовується концентрат "Баско" марки Т 1910 колір чорний ТУ 2243-001-23124265-2000 партія 237-00, 25.01.2000, для модифікації застосовується концентрат антистатичною добавки "Баско" марки Т 0021 ТУ 2243-001-231-24265 -2000 партія 8-00 25.01.2000. [5]

Характеристики концентратів "Баско".

Зовнішній вигляд - гранули розміром в межах 2-5 мм. Допускається наявність гранул розміром менше 2 мм в кількості до 1% і більше 5 мм в кількості до 1%.

Колір (відтінок) пофарбованого полімеру - повинен відповідати кольору зразка із затвердженого асортименту або контрольного зразка, узгодженого між виробником і споживачем.

Повне колірна відмінність від еталону, Δ Е, у. е. не більше (на вимогу) ... 3,00

Кількість фарбування - зразок повинен бути рівномірно забарвлений по тону без розлучень і включень розміром більше 0,5 мм.

Насипна щільність концентрату, г / см ³ ... 0,45-1,0.

ПТР концентрату, г/10 хв., Не менш ... 3,0.

Термостійкість, ° С, не менше ... 200.

Міграційна стійкість - міграція барвника відсутня.

Для виготовлення концентратів "Баско" використовують сировину, відповідне нормативним документам, затверджене у встановленому порядку, яка має сертифікати фірм-виготовлювачів і дозволений до застосування органами Держсанепідемнагляду.

Вкладиш отримують в литтєвий формі з параметрами шорсткості формотворчих поверхонь: зовнішня ^1,6 √ без полірування; внутрішня ^6,3 √, решта ^0,2 √ з поліруванням.

На поверхні вкладишів не допускаються задирки, облой, тріщини, здуття, пористість, розшарування, раковини і відколи.

Кромки внутрішніх поверхонь, місця обрізки литника і облоя повинні бути зачищені.

Допускаються на робочій поверхні вкладишів незначні утяжени, сліди від литника в місцях їх видалення, сліди від змикання форми.

Маса вкладиша 0,056 кг. Допустиме коливання маси ± 0,003 кг.

Допускається за узгодженням зі споживачем і ЦНДІ Машдеталь виготовляти вкладиші з інших матеріалів, не погіршують якісних показників вкладишів.

Упаковуються вкладиші в контейнери по 4000шт. [3]

1.4 Характеристика готової продукції

Вкладиш-пустотообразователей ТУ 2291-008-01124325-01 електроізолюючі для залізобетонних шпал. Призначений для електроізоляції рейкового скріплення типу ЖБР-65 від залізобетонних шпал типу Ш3 по ОСТ 32.152-2000 або брусів по ОСТ 32.134-99 і для закріплення в них закладних сідлоподібних шайб і болтів. Пластмасовий вкладиш-пустотообразователей складається з двох деталей: втулки і хвостовика. Втулка включає в себе канал для пропуску головки закладного болта і поглиблення для розміщення сідловидна заставної шайби. Хвостовик має поглиблення для розвороту на 90 º головки закладного болта і наскрізний канал для низу всього вкладиша. Вкладиш-пустотообразователей повинен бути міцним і витримувати при контрольній перевірці вільне падіння на бетонну підлогу з висоти 1 м без утворення тріщин, зламів, відколів та інших механічних пошкоджень, а також витримувати без втрати форми температуру +120 º С в сушильній шафі протягом 30 хвилин . [3]

1.5 Забезпечення БЖД на ділянці з переробки полімерних матеріалів

В організації техніки безпеки на заводі з переробки пластмас вирішальне значеніе5 мають наступні заходи: боротьба з впливом шкідливих речовин, запобігання опіків, забезпечення електробезпеки, попередження виробничого травматизму, попередження вибухів і пожеж, пристрій вентиляції, боротьба з виробничим шумом. [22]

Гранульований поліпропілен при кімнатній температурі не виділяє в навколишнє середовище токсичних речовин і не робить шкідливий вплив на людину. У процесі переробки, при нагріванні понад 150 ° С можливе виділення в повітря летких продуктів термо-окисної деструкції, що містять органічні кислоти, карбонільні сполуки, в тому числі формальдегід і ацетальдегід, окис вуглецю. [17]

При концентрації перелічених речовин в повітрі робочої зони вище гранично допустимої можливі гострі та хронічні отруєння.

Гранично допустимі концентрації в повітрі робочої зони

по ГОСТ 121.005-76 представлені в таблиці 6.

Таблиця 6

Поліпропілен слід переробляти у виробничих приміщеннях, обладнаних місцевою витяжкою і загальнообмінною вентиляцією. Повітря, що подається вентиляцією, повинен мати температуру не більше 70 ° С при його подачі на висоті менше 3,5 м від підлоги і на відстані більше 2 м від працюючого. Обсяг відсмоктується повітря витяжною вентиляцією повинен бути 400 м ³ / ч. [34]

Залежно від сезону, категорії важкості робіт і надлишків явного тепла для виробничих приміщень встановлені оптимальні і допустимі норми метеорологічних умов, які представлені в таблиці 7.

Таблиця 7

Гранульований пропилен відноситься до групи горючих матеріалів. При контакті з відкритим вогнем горять коптять небо полум'ям з утворенням розплаву і виділенням вуглекислого газу, водяної пари та ін температура займання 325-343 ° С, температура самозаймання від 325-388 ° С, нижній концентраційний межа запалення поліпропіленової пилу - 32,7 г / м ³ по ГОСТ 12/1.041-83.

Для гасіння поліпропілену застосовують вогнегасники будь-якого типу, воду, водяну пару, вогнегасні піни, інженерні гази, пісок, азбестове ковдру. Для захисту від токсичних продуктів, що утворюються в умовах пожежі, при необхідності застосовують ізолюючі протигази будь-якого типу або фільтруючі протигази марки БКФ. [17]

За пожежної небезпеки приміщення лиття під тиском відноситься до категорії В, а за правилами встановлення електрообладнання - до класу П-II-А. [25]

При експлуатації термопластавтомата марки KuASY 800/250 існують такі небезпеки:

При пуску сопла до литтєвий формі існує небезпека контузії;

При впорскуванні маси в повітря існує небезпека потрапляння гарячих бризок на робітників;

Чи не простягати руки знизу через виймальної яму в камеру литтєвий форми - гостра небезпека контузії;

При тривалому зіткненні з пластикатор можливі опіки;

При пересуванні загального вузла змикання з малої висоти встановлення форми на велику зменшується відстань між ковпаком вузла приводу і вузла змикання, при цьому виникає небезпека контузії. [18]

Існують наступні пристрої з техніки безпеки:

Захисна решітка на обох сторонах замикаючого пристрою;

Захист нагріву на пластикатор;

Покриття кулачкового шляху на приводному пристрої;

Захисна кліть над виступаючому кінцем пустотілого вала на вприскувальних циліндрі;

Покриває жерсть над напрямними колонами приводного пристрою;

Поперечні штифти в массопріемной шахті. [26]

Основні правила безпечного обслуговування обладнання наступні:

ТПА повинен піддаватися періодичній перевірці фахівцями на справність роботи механізмів і автоматики;

Перед початком роботи робітник, що обслуговує машину, зобов'язаний перевірити наявність заземлення, несправність машини органів її управління та автоблокування решітки. [9]

Причиною травматизму може бути і падіння частин форм, тому операції знімання і установки форм повинен бути максимально механізований, їх слід виконувати в суворій відповідності зі спеціальними інструкціями. [25]

Ураження електричним струмом можливо при несправності електрообладнання.

Заходи щодо забезпечення електробезпеки в робочих приміщеннях:

всі рухомі частини обладнання повинні бути огороджені;

наявність захисного заземлення, занулення і захисного відключення;

до ремонту допускається спеціальний персонал;

в небезпечних місцях повинні бути попереджувальні знаки, забарвлення;

на підлозі перед ТПА повинен бути гумовий килимок або дерев'яні грати. [22,25]

Виробничий шум, особливо в поєднанні з вібрацією, шкідливо впливає на здоров'я робітників. В цеху переробки пластмас шум виникає при дробленні бракованих деталей, літників, роботі двигунів, насосів, вентиляційних частин, механізмів машин. Для ліквідації шуму, який не повинен перевищувати 85-90 дБ, дробарку, литьевую машину та інші апарати слід встановлювати на гумових, пінопластових або інших амортизаторах, а також укладати джерела шуму в звукоізолюючі кожухи або забезпечувати їх спеціальними шумоглушники.

Нормальні умови роботи у виробничих приміщеннях можуть бути забезпечені лише при достатньому освітленні робочих зон, проходів та проїздів. Необхідною умовою роботи є освітлення. Нормування природного та штучного освітлення здійснюється СНіП 23-05-95 залежно від характеру зорової роботи.

Освітленість робочих місць приведена в таблиці 8.

Таблиця 8

Загальним правилом техніки безпеки при роботі з устаткуванням є обов'язковий інструктаж і періодична перевірка знань обслуговуючого персоналу, заборона роботи на іншому обладнанні, крім дорученого, заборона проводити будь-який ремонт або мастило машин при їх роботі, обов'язкова перевірка несправності обладнання перед початком роботи на ньому. [22,25]

2. Розрахункова частина

2.1 Матеріальні розрахунки

Технологічний процес виготовлення вкладиша-пустотообразователей складається з ряду стадій, втрати матеріалу на яких становлять,% (мас):

зберігання та транспортування - 5;

лиття виробів - 3;

відділення літників - 3,8;

дроблення літників - 0,5;

гранулювання подрібнених літників - 2,5.

Матеріальний баланс складено на 1000 шт. вкладиша-пустотообразователей. Барвник і антистатик вводяться в поліпропілен в кількості по 2% кожний від маси поліпропілену. Маса одного вкладиша-пустотообразователей 0,056 кг, норма витрати матеріалу 0,06 кг.

Зміст поліпропілену у вкладиші складе:

100-2-2 = 96 (%), або 0,056 * 1000 * 0,96 = 53,76 (кг).

Зміст барвника і антистатичний у вкладиші складе:

(56,0-53,76) / 2 = 1,12 (кг).

Матеріальний баланс поліпропіленової суміші представлений в таблиці 9.

Таблиця 9

Питома витрата суміші на 1 тонну готового продукту:

(1000 * 60) / 56 = 1071 кг / т.

Питома витрата чистого поліпропілену:

1071 * 0,96 = 1028 кг / т, де

0,96-масова частка пропілену у виробі.

Матеріальний баланс барвника представлений в таблиці 10

Таблиця 10

Питома витрата барвника:

1071 * 2% = 21,4 кг / т, де

2%-частка барвника у виробі.

Матеріальний баланс антистатичний аналогічний барвника, т.к антистатик вводиться в пропилен в тій же кількості, що і барвник. Питома витрата антистатичний дорівнює питомій витраті барвника, що становить 21,4 кг / т продукту. [25].

2.2 Розрахунок продуктивності основного і допоміжного обладнання

2.2.1 Розрахунок продуктивності термопластавтомата:

Q = 3600 * m * n / τ _ц = 3600 * 0,056 * 6 / (17 +47) = 18,9 кг / ч, де

m - маса вироби;

n - число гнізд у формі;

τ _ц - час циклу, с [23].

2.2.2 Обсяг виливки при оптимальній гнездності:

Q ₀ = n ₀ Q _u R ₁ β ₁ = 6 * 61,8 * 1,02 * 0,65 = 245,84 см ^3, Q _u ≤ Q _H

245,84 см ³ ≤ 450 ... 570 см ^3, де

Q ₀ - обсяг виливки, см ^3.

Q _H - номінальний обсяг вприскування, см ³ [26].

Q _u - обсяг одного виробу, см ^3.

Q _u = m / ρ = 0,056 / 905 = 0,0000618 м ³ = 61,8 см ^3.

β ₁ - коефіцієнт використання машини, для кристалічних полімерів β ₁ - коефіцієнт використання машини, для кристалічних полімерів.

R ₁ - коефіцієнт, що враховує обсяг литниковой системи в розрахунку на на обсяг одного виробу, при обсязі вироби 50-250 см ^3, R ₁ = 1,02 [27].

2.2.3 Розрахунок числа ТПА

Потужність підприємства становить 594 000 шт. / Рік, тоді число ТПА одно:

594000 / 0,056 = 10607143 шт / рік

594000 / (365-117) = 2395 шт / добу, де

594000 - річна продуктивність вкладишів, шт / рік;

365 - число діб в році;

117 - число вихідних та святкових днів у році.

При однозмінній робочому тижні, восьмигодинний робочий день і двома вихідними, продуктивність на годину буде дорівнює:

2395 / 8 = 300 шт / годину * 0,056 кг / шт = 16,8 кг / год

Якщо продуктивність одного ТПА складає 18,9 кг / годину, то число ТПА одно:

16,8 / 18,9 = 0,8 1 шт

Приймаються кількість ТПА рівним 1.

2.3 Розрахунок і вибір основного обладнання, необхідного для виконання даної продуктивності

2.3.1 Розрахунок оптимальної гнездності:

n ₀ = (A ₀ τ _{ox л)} / 3,6 g _u R ₁ = (101,25 * 0,0125) / 3,6 * 0,056 * 1,02 = 6,15, де

A ₀ - необхідна пластікаціонная продуктивність, кг / год

A ₀ = A _н β ₂ = 135 * 0,75 = 101,25 кг / ч, де

A _н - номінальна пластікаціонная продуктивність, кг / год 135 [23].

β ₂ - коефіцієнт, що враховує відношення пластікаціонной продуктивності по даному матеріалу і значенням її по полістиролу, поліпропілену для β ₂ = 0,75 [27].

τ _{ox л} - час охолодження вироби, г [23].

g _u - маса виробу, кг [23].

R ₁ - коефіцієнт, що враховує обсяг литниковой системи в розрахунку на на обсяг одного виробу, при обсязі вироби 50-250 см ^3, R ₁ = 1,02 [27].

2.3.2 Розрахунок необхідного зусилля змикання:

Р ₀ = 0,1 gF _пр n ₀ R ₂ R ₃ = 0,1 * 32 * 10 ⁶ * 0,08 * 6 * 1,1 * 1,25 = 2112000 H = 2112 kH,

де

g - тиск пластмаси в оформляє гнізді, МПа [27].

F _пр - площа проекції вироби на площину роз'єму форми (без урахування площі перерізу отворів), см ² [28].

R ₂ - коефіцієнт, що враховує площу литниковой системи в плиті, приймемо R ₂ = 1,1 [27].

R ₃ коефіцієнт, що враховує використання максимальне зусилля змикання плит на 80-90%, приймемо R ₃ = 1,25 [27].

Необхідне зусилля змикання має задовольняти умові:

Р ₀ ≤ Р _нт

2112 кН ≤ 2451,7 кН, де

Р _нт - номінальне зусилля змикання плит термопласту, кН [27].

2.3.3 Розрахунок гнездності, зумовленої об'ємом упорскування термопластавтомата

n _Q = (Β ₁ Q _H) / Q _u R ₁ = 0,65 * 570/61, 8 * 1,02 = 5,8, де

β ₁ - коефіцієнт використання машини, для кристалічних полімерів

β ₁ = 0,6 ... 0,7, приймемо β ₁ = 0,65 [27].

Q _H - номінальний обсяг вприскування, см ^3.

Q _u - обсяг одного виробу, см ^3.

Q _u = m / ρ = 0,056 / 905 = 0,0000618 м ³ = 61,8 см ^3.

2.3.4 Розрахунок гнездності, зумовленої зусиллям змикання плит ТПА

n _р = (10Р _нт) / gF _пр R ₂ R ₃ = (10 * 2500 * 10 ³⁾ 32 * 10 ⁶ * 0,08 * 1,1 * 1,25 = 7,1

Для визначення гнездності з розрахункових значень n _0, n _Q, n _р приймають найменше:

n _н = min [5,8; 7,1; 6,15] = 5,8 ≈ 6.

Приймемо гнездность литтєвий форми рівну 6.

2.3.5 Розрахунок литниковой системи:

d _p = 0,2 √ (V / π τ υ) = 0,2 * √ 510 / 3,14 * 20 * 550 = 0,02 см, де

d _p - розрахунковий діаметр центрального литникового каналу.

V - обсяг вприскування, см ^{3 [28].}

υ - середня швидкість течії розплаву матеріалу в литниковой втулці, см / с, приймемо рівну 550 см / с.

τ - тривалість впорскування, с.

Довжина центрального литника приймається l (5-9) d, l = 8 * 0,02 = 0,16 см [29].

2.4 Розрахунок енергетичних витрат на технологічні потреби

2.4 1 Теплова розрахунок бункера з сушкою матеріалу в струмі гарячого повітря

Витрата тепла на підігрів матеріалу:

(135 * 1,93 * (100-20)) / 3600 = 5,79 кВт, де

135 - пластікаціонная продуктивність ТПА, кг / год; 1,93 - теплоємність матеріалу, кДж / кг ⁰ С; 100 - температура кінцева, ⁰ С; 20 - початкова температура, ⁰ С. Витрата тепла з урахуванням втрат 20%:

5,79 * 1,2 = 6,95 кВт.

Питома витрата тепла: 6,95 / 16,8 = 0,414 кВт * год / кг

2.4.2 Тепловий розрахунок ТПА

Потужність нагрівача визначається за рівнянням:

N _нагр = N _ц + N _піт + N _охл - N _хутро, де

N _ц - потужність для нагрівання полімеру в циліндрі, Вт; N _пот - теплові втрати з поверхні циліндра, Вт; N _охл - потужність на нагрів охолоджуючої води в черв'яка і в циліндрі, Вт; N _хутро - тепловиділення за рахунок механічної роботи черв'яка, Вт .

N _хутро = 3,2 * 10 ^-4 QC _n (T _{2-T 1)} = 3,2 * 10 ^-4 18,9 * 7,1 * (260-220) = 0,00045 Вт,

де

Q - пластікаціонная продуктивність ТПА, кг / год;

C _n - питома теплоємність полімеру, кДж / кг ⁰ С;

T _1, T ₂ - температура полімеру в зоні завантаження і в зоні дозування відповідно, ⁰ С [17,24,25].

N _ц = QC _n (T _{2-T 1) 1} / 3600 = 135 * 7,1 * (260-220) * ₁ / 3600 = 10,65 Вт, де

Q - пластікаціонная продуктивність ТПА, кг / год; [26].

N _пот = F = (9,74 +0,07 * 25) 25 * 0,0145 = 4,165 Вт, де

F - площа зовнішньої поверхні циліндра, м ^2;

- Різниця температур зовнішньої поверхні теплоізоляції циліндра і навколишнього повітря, К [24].

- Коефіцієнт тепловіддачі конвекцією та випромінюванням, Вт / м ² К, = 9,74 +0,07 .

N _охл = = 0,0694 * 4180 * (20-15) = 1,45 кВт, де

витрата охолоджуючої води;

теплоємність води, кДж / кг ⁰ С;

різниця температур між кінцевою і початковою температурою охолоджувальної води, К [20].

N _нагр = 10,65 +1,45 +4,165-0,00045 = 1464,8 Вт = 1,5 кВт.

Розрахункова потужність нагрівача не повинна перевищувати фактичної, прийнятої для машини:

N _факт N _розр

10,3 кВт 1,5 кВт.

Питома витрата тепла в ТПА:

10,3 / 18,9 = 0,5 кВт год / кг продукту.

2.4.3 Тепловий розрахунок екструдера

N _нагр = N _ц + N _піт + N _охл - N _хутро

N _хутро = 3,2 * 10 ^-4 Q C _n (T ₂ - T ₁₎ = 3,2 * 10 ^-4 * 150 * 1,93 * (218-150) = 1,75 Вт [20].

N _ц = QC _n (T _{2-T 1) 1} / 3600 = 150 * 1,93 * (218-150) * ₁ / 3600 = 5468,33 Вт

N _охл = = 0,07 * 4180 * (22-15) = 2048,2 Вт

N _пот = F = (9,74 +0,07 * 25) * (45-20) * 0,385 = 110,6 Вт

N _нагр = 5468,3 +110,6 +2050-1,75 = 7,6 кВт.

N _факт N _розр

32 кВт 7,6 кВт.

Питома витрата тепла в екструдері: 32/16, 8 = 1905 Вт год / кг продукту [25].

2.4.4 Тепловий розрахунок гранулятора

Тепло, що витрачається на нагрівання охолоджуючої води, знаходиться так:

N _охл = = 40 * 10 ³ * 4180 * (50-20) = 464 кВт, де

витрата охолоджуючої води;

теплоємність води, кДж / кг ⁰ С; [30]

різниця температур між кінцевою і початковою температурою охолоджувальної води, К.

Питома витрата тепла в грануляторі: 464/16, 8 = 27,6 кВт год / кг продукту. [25].

2.4.5 Тепловий розрахунок барабанної сушарки

Вихідні дані:

Максимальна продуктивність, кг / год - 600;

Кінцева вологість продукту,% - 0,1;

Початкова вологість продукту,% - 20;

Температура повітря, ⁰ С - 20;

Відносна вологість,% - 60;

Барометричний тиск, мм. рт. ст. - 745;

Температура повітря на вході в барабан, ⁰ С - 120;

Температура повітря на виході з барабан, ⁰ С - 60;

Втрати тепла% - 8.

Розрахунок

Витрата повітря:

витрата надходить на сушіння матеріалу, кг / год;

початкова та кінцева вологість матеріалу,% мас.

Кількість висушеного матеріалу:

Витрата тепла на підігрів матеріалу:

де

середня питома теплоємність матеріалу, кДж / кг ⁰ С; [30]

початкова та кінцева температура матеріалу, ⁰ С.

вологовміст повітря на вході і виході х ₁ і х _2:

за довідником знаходимо при температурі повітря

де

парціальний тиск насиченої пари при 20 ⁰ С, Па.

парціальний тиск водяної пари при 20 ⁰ С, Па.

загальний тиск, Па.

Розрахунок сухого повітря:

де

W - кількість випаровуваної вологи.

Питома витрата повітря:

[30]

Кількість тепла, що підводиться в калорифер, визначається за формулою:

де

I _0, I ₁ - теплосодержание повітря до калорифера і після нього, Дж / ​​кг. [30]

Питома витрата тепла в барабанній сушарці:

Загальна кількість тепла, що витрачається в процесі виготовлення вкладиша:

0,070 +0,5 +0,321 +2,3 = 3, 191 кВт * год / кг

Загальна витрата холоду складає:

4,7 кВт * год / кг

2.4.6 Розрахунок витрати води

Для охолодження форми і циліндра ТПА витрата води становить 250 л / год при температурі 20 ⁰ С. [30]

Питома витрата води:

для одного ТПА

Для охолодження гранул в грануляторі витрата води становить 40 м ³ / ч. [11]

Питома витрата води в грануляторі:

Загальна витрата води становить:

2.4.7 Транспортні розрахунки

Пневмотранспортних установках

Кількість повітря, що проходить по трубі, розраховується так:

де

швидкість руху повітря, приймемо 20 м / с; [19]

діаметр труби, приймемо 0,28 м. [19]

Концентрація гранул дорівнює:

, Де

Q-продуктивність, кг / ч.

Опір у прямому горизонтальному ділянці труби:

, Де

коефіцієнт опору в трубі;

щільність повітря, кг / м ^3;

динамічний напір, Па;

довжина прямої горизонтальної ділянки труби, приймемо 1 м. [32]

Опір при завантаженні труби:

,

де

коефіцієнт тертя при завантаженні труби, приймемо 0,2. [32]

Опір тертя в вигнутому ділянці труби:

, Де

розгорнута довжина заокруглення,

, Де

(Тут R - радіус закруглення, рівний 2 D). [32]

Опір у вертикальному ділянці:

де

довжина горизонтальної ділянки заокруглення труби (L ₂ = L ₀ + L _1), м;

висота підйому матеріалу, приймемо 1 м.

Повний перепад тиску в трубопроводі до конденсора:

-

при довжині і висоті трубопроводу 1 м.

Швидкість повітря після конденсора:

Опір трубопроводу після конденсора:

Для конденсора при опір дорівнює:

Повний перепад тисків:

Кількість повітря після проходження через конденсор:

Загальна кількість повітря після конденсора:

Швидкість повітря при цьому складе:

Фактично споживана потужність буде:

де

0,5 - ККД вентилятора. [34]

Стрічковий дозатор

Робоча довжина стрічки транспортера:

, Де

18,9 - продуктивність за матеріалом, кг / год;

0,16 - тривалість дозування, ч;

0,4 - ширина стрічки, м; [19]

0,02 середня висота шару матеріалу, м; [19]

480 - насипна щільність поліпропілену, кг / м ^3. [17]

2.5 Визначення необхідних площ, для розміщення обладнання, складів сировини, готової продукції

Розрахуємо загальну площу цеху для розміщення обладнання без побутових приміщень за формулою:

k - коефіцієнт переходу від одного вигляду виробу до іншого, приймемо к = 1,5;

s - площа, займана одиницею обладнання, м ^2;

n - число одиниць устаткування.

Для установки ТПА марки KuASY 800/250 на одиницю обладнання необхідна площа 5,58 м ^2.

Загальна площа цеху буде дорівнює:

Висновок

На підставі проведеного аналізу інформаційного з урахуванням технічних вимог до виробів заснований вибір полімеру і технологічних функціональних добавок для приготування вкладиша-пустотообразователей, з метою підвищення якості та терміну служби вкладиша-пустотообразователей.

Для удосконалення технології виготовлення вкладиша-пустотообразователей додається:

коректування рецептури ливарних марок поліпропілену;

механізація процесу лиття;

раціональна переробка відходів;

як антистатичною добавки пропонується використання в кількості 2% концентрату антистатичною добавки "Баско" марки Т 0021 ТУ 2243-001-23124265-2000, що дозволяє запобігти утворенню зарядів статичної електрики за рахунок зменшення питомої поверхневого опору поліпропілену при утворенні електропровідного поверхневого шару, що прискорює дисипацію електричних зарядів;

пропонується механізація завантаження сировини в завантажувальний бункер ТПА в струмі гарячого повітря для сушіння і нагрівання матеріалу;

установка лінії гранулювання технологічних відходів;

розроблена технологічна схема, обгрунтовані норми технологічного режиму, виконані необхідні розрахунки;

заходи щодо безпечного ведення процесу і охорони навколишнього середовища.

Список використаної літератури

1. Колтинова Є.Г. Стан виробництва і ринку термопластів в Росії / О.Г. Колтинова / / Пластичні маси. - 2006. - № 4. - С.4-9.

2. Трутнева Т.С. Стан та перспективи розвитку промисловості переробки пластмас у Росії / Т.С. Трутнева / / Пластичні маси. - 2006. - № 5. - С.5-8.

3. ТУ 2291-008-01124325-01. Вкладиш-пустотообразователей.

4. Коршак В.В. Технологія пластичних мас: підручник / В.В. Коршак. - 2-е вид., Перераб і доп. - М.: Хімія, 1976. - 608с.

5. ТУ 2243-001-23124265 - 2000. Концентрати. Технічні умови.

6. Швецов Г.А. Технологія переробки пластмас: підручник / Г.А. Швецов, Д.У. Алімова, М.В. Баришнікова. - М.: Хімія, 1998. - 512 с.

7. Оленев Б.А. Проектування виробництв з переробки пластмас: підручник / Б.А. Оленев. - М.: Хімія, 1982. - 256с.

8. Конвективно-променева сушка ливарних термопластів в фонтанує шарі / Ю.К. Сударушкін і [ін] / / Пластичні маси. - 2006. - № 6. - С.4-9.

9. Технологія отримання великогабаритних виробів з поліетилену та інших термопластів / І.М. Суханов і [ін] / / Пластичні маси. - 2006. - № 7. - С.37-42.

10. Технологія і обладнання для приготування виробів із пластмас і гум / С.Ю. Трутнева і [ін] / / Пластичні маси. - 2006. - № 10. - С.39-43.

11. Кавецький Г.Д. Обладнання для виробництва пластмас: підручник / Г.Д. Кавецький. - М.: Хімія, 1986. - 224с.

12. Універсальна установка подрібнення для "м'яких" полімерних відходів / І.М. Комаров і [ін] / / Пластичні маси. - 2005. - № 6. - С.22-32.

13. Оцінка придатності до рециклінгу вторинних полімерів / К.Л. Серемшов і [ін] / / Пластичні маси. - 2005. - № 9. - С.37-38.

14. Пластмасові відходи, їх збір, сортування, переробка, обладнання. Промисловий огляд за матеріалами семінару / / Пластичні маси. - 2005. - № 7. - С.3-9.

15. Використання пластмасових відходів за кордоном / В.Т. Понамарева і [ін] / / Пластичні маси. - 2006. - № 11. - С.23-30.

16. Соколов, Т.Н. Вміємо і можемо. Як знайти те, що треба / Т.Н. Соколов / / Пластичні маси. - 2006. - № 12. - С.5-8.

17. ГОСТ 26996-86. Поліпропілен. Технічні умови. - М.: Видавництво стандартів, 1986. - 18с.

18. Оленев Б.А. Проектування виробництв лиття під тиском для термопластів: підручник / Б.А. Оленев, Е.М. Мордкович, М.В. Баришнікова. - М.: Хімія, 1985. - 342 с.

19. Кім В.С. Устаткування підготовчого виробництва заводів пластмас: підручник / В.С. Кім, В.В. Скачков. - М.: Машинобудування, 1977. - 183 с.

20. Завгородній В.К. Механізація та автоматизація переробки пластичних мас: підручник / В.К. Завгородній. - 3-е изд., Перераб. і доп. - М.: Машинобудування, 1970. - 596с.

21. Обладнання для переробки пластмас: Довідковий посібник / під ред. В.К. Завгороднього. - М.: Машинобудування, 1976. - 407С.

22. Яковлєв, А.Д. Технологія виготовлення виробів із пластмас: підручник / А.Д. Яковлєв. - 3-е изд., Перераб. і доп. - Л.: Хімія, 1977. - 360с.

23. Маршрутна карта технологічного процесу. - 4с.

24. Техніка переробки пластмас / під ред. Н.І. Басов і В.В. Брас. - М.: Хімія, 1985. - 526с.

25. Брацихін Е.А. Технологія пластичних мас / Е.А. Брацихін і Е.С. Шульга. - 3-е изд., Перераб. і доп. - Л.: Хімія, 1982. - 328с.

26. Паспорт на термопластавтоматах марки KuASY 800/250. - 45с.

27. Пантелєєв А.П. Довідник з проектування оснащення для переробки пластмас / А.П. Пантелєєв, Ю.М. Шевцов, І.А. Горячев. -М.: Машинобудування, 1986. - 400с.

28. Кругляченко Г.Н. Термопластавтомати. Пристрій, налагодження, ремонт / Г.Н. Кругляченко, І.С. Крічевер, Н.І. Найгуз. - М.: Машинобудування, 1966. - 266с.

29. Технологічні розрахунки в технології переробки ПКМ: методичні вказівки до практичних занять / С.Г. Кононенко. - Саратов, 1996. - 16с.

30. Робіновіч В.А. Короткий хімічний довідник / В.А. Робіновіч, З.Я. Хавін. - 2-е вид., Перераб і доп. - Л.: Хімія, 1978. - 392с.

31. Криворот А.С. Конструкція та основи проектування машин та апаратів хімічної промисловості: навчальний посібник / А.С. Криворот. - М.: Машинобудування, 1976. - 376с.

32. Гарф Є.В. Технічні розрахунки у виробництві хімічних волокон / Є.В. Гарф, А.Б. Пакшвер. - М.: Хімія, 1978. - 256с.

33. Казакевич П.І. Техніка безпеки при виготовленні виробів з пластмас / П.І. Казакевич. - М.: Машинобудування, 1976. - 160с.