Экструзия как один из основных методов переработки полимеров. Экструдер - машина для формования пластичных материалов путем придания им формы. Проектирование и расчет оформляющей головки экструдера и червяка, его производительность и мощность привода.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

Федеральное агентствопообразованию Российской Федерации Новосибирский государственныйархитектурно-строительный университет (Сибстрин)

Кафедра строительных машин, автоматики и электротехники

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

по курсу: "Механизация и автоматизация технологии отделочных и изоляционных материалов и изделий".

тема: "Проектирование и расчет червячной формующей машины".

Выполнил: Данилов М.Н.

студент гр.563

Руководитель проекта: Чичканов В.В.

Новосибирск 2011

Содержание

• Введение
• 1. Исходные данные
• 2. Проектирование и расчет оформляющей головки экструдера
• 3. Проектирование и расчет червяка
• 4. Расчет производительности экструдера
• 5. Расчет мощности привода экструдера
• 6. Техника безопасности
• Литература

Введение

Одним из основных методов переработки полимеров является экструзия. Экструзия (от позднелат. extrusio - выталкивание) - технология получения изделий путем продавливания расплава материала через формующее отверстие. В промышленности переработки полимеров методом экструзии изготавливают различные погонажные изделия, такие, как трубы, листы, плёнки, профильные полосы, оболочки кабелей и т.д.

Экструдер - машина для формования пластичных материалов, путем придания им формы, при помощи продавливания (экструзии) через профилирующий инструмент (экструзионную головку).

Экструдер состоит из: корпуса с нагревательными элементами; рабочего органа, размещённого в корпусе; экструзионной головки; узла загрузки перерабатываемого материала; силового привода; системы задания и поддержания температурного режима, других контрольно-измерительных и регулирующих устройств.

В зависимости от конструкции рабочего органа экструдеры подразделяются:

- плунжерные (поршневые);

- одночервячные;

- многочервячные;

- шестеренчатые;

- дисковые.

Наибольшее распространение получили одно - и многочервячные экструдеры.

Диаметр червяка D промышленных одночервячных экструдеров равен 45-90 мм, длина 15-40 D. Наблюдается тенденция к увеличению параметра L/D, что позволяет увеличить степень гомогенизации расплава.

Современные экструдеры оснащаются микропроцессорной техникой, осуществляющей управление машиной; на многих машинах устанавливаются промышленные компьютеры с выводом на экран основных параметров процесса.

1. Исходные данные

Изделие: поручень ПВХ (непластифицированный) (рис.1). Масса: 0,126кг/п. м. Площадь поперечного сечения F = 91 мм² = 9,1•10^-5м².

Рис.1. Изделие (поручень)

Параметры червяка:

- диаметр гребня D_ч = 80 мм;

- отношение длины червяка к его диаметру L/D_ч = 15;

- радиальный зазор между гребнем червяка и рабочим цилиндром д = 1 мм;

- глубина винтового канала червяка h = 7 мм;

- толщина гребня e = 7 мм;

- шаг винта t = 80 мм;

- частота вращения червяка n = 0,5с^-1.

2. Проектирование и расчет оформляющей головки экструдера

Формующая (оформляющая) головка - это профилирующий инструмент, придающий расплавленному полимеру, выходящему из рабочего цилиндра экструдера, необходимую форму. Внутри головки проходит канал, сечение которого плавно меняется от круглого до сечения, соответствующего профилю изделия на выходе.

От степени совершенства конструкции головки в значительной мере зависит точность поперечных размеров экструдируемого изделия и качество его поверхности.

Конструкция головки должна удовлетворять следующим требованиям:

1) она должна способствовать формирования поперечного сечения потока, соответствующего форме сечения экструдируемого изделия;

2) геометрические размеры профилирующей щели и углы выхода должны обеспечивать возможность работы экструдера с максимальными значениями производительности, при которых еще не наблюдается "эластической турбулентности";

3) конфигурация канала должна исключать образование в нем зон застоя;

4) головка должна обладать достаточным сопротивлением, чтобы на выходе из рабочего цилиндра создавалось противодавление, обеспечивающее качественное смешение и гомогенизацию полимера;

5) конструкция профилирующих органов должна быть достаточно жесткой, чтобы при любых рабочих давлениях сечение проточной части оставалось неизменным;

6) конструкция головки должна обеспечивать возможность регулирования распределения объемного расхода по периметру струи для устранения влияния неточностей расчета и изготовления на профиль экструдируемого изделия.

экструзия экструдер привод полимер

В простейшем случае экструзионная головка состоит из 4-х участков по ходу движения расплава: цилиндрического участка, конического участка, сужающегося участка (сечение плавно меняется от круглого до сечения, соответствующего профилю изделия на выходе) и призматического формующего участка с постоянными размерами сечения.

Подвод расплава к формующему каналу головки должен осуществляться плавно. Каналы, по которым расплав перетекает к формующей части, называются подводящими, они имеют переменное в направлении течения сечение. Назначение подводящих каналов состоит в преобразовании формы потока от сравнительно простой на входе (круглой, овальной, прямоугольной) к фигурной в месте стыка с формующей частью.

Форма и размеры подводящих каналов оказывают непосредственное влияние на качество экструдируемой заготовки.

Поверхность рабочих каналов головки, кроме ее формующей зоны, может быть гладкой или с винтовой нарезкой, позволяющей улучшить процесс гомогенизации расплава. Для получения качественных изделий необходимо, чтобы заключительный отрезок пути расплав перемещался некоторое время по каналу с постоянными размерами сечения. В этом случае происходит наиболее полное выравнивание скоростей движения расплава, проходят релаксационные процессы, ликвидируется пульсация и т.д.

Расчетная схема канала оформляющей головки приведена на рис.2, 3.

Рис.2. Расчетная схема канала оформляющей головки

Рис.3. Расчетная схема канала оформляющей головки

Сечение канала на выходе оформляющей головки экструдера приведено на рисунке 4.

Рис.4. Сечение канала на выходе оформляющей головки

При конструировании проводящего канала головки для расчетов используются уравнения течения ньютоновской или неньютоновской жидкости через каналы различного поперечного сечения. Выбор вида уравнения зависит от конкретных целей расчета, наличия сведений о реологических свойствах материала, а также границ применения выбранного уравнения течения.

Перепад давления в канале заданной геометрии определяется на основе формул гидравликидля вязких жидкостей:

где		сопротивление канала течению (геометрический фактор), см-3;
		объемный расход, см3/с;
		эффективная вязкость (реологический фактор), кг•с/см2.

Сопротивление канала течению, см^-3:

где -коэффициент геометрической формы канала, см³.

Сложная геометрическая форма канала головки условно разбивается на части, наиболее характерные и простые по геометрической форме: цилиндр, конус, кольцо и т.п. Значение коэффициента геометрической формы рассчитывается для каждого участка канала, затем вычисляется суммарный коэффициент.

Общий коэффициент геометрической формы канала, см³:

где	ki	-	коэффициенты геометрической формы отдельных участков канала, см3.

Коэффициент геометрической формы цилиндрического участка канала, см³:

где		диаметр канала, см;
		длина канала, см;... Другие файлы: Выбор конструкции червячной машины Расчет часовой производительности, теплового баланса действующей червячной машины, теплопереноса через стенку гильзы, теплового баланса червячной маши... Привод рабочей машины Кинематический и энергетический расчет привода. Расчет клиноременной и червячной передач. Конструирование и определение размеров зубчатых колес и элем... Расчет и проектирование червячного редуктора Расчет червячной передачи. Силы, действующие в зацеплении червячной передачи. Проверка червяка на прочность и жесткость. Предварительный расчет валов.... Проектирование привода с червячным редуктором Основные кинематические и энергетические параметры привода. Крутящие моменты на валах. Расчет червячной передачи редуктора. Эскизная компоновка. Подбо... Конструирование и расчет червячного редуктора Кинематический и силовой расчет привода. Расчет передач с гибкой связью. Редуктор, определение допускаемых напряжений. Расчет червячной передачи, прое...