И расчет производительности литьевой машины

Данные для расчетов для различных вариантов приведены в табл. П 2.1., П 2.2., П 2.3. приложения 2.

ЗАДАНИЕ 2.1. Рассчитать время цикла литьевой машины по блоку формы. время выдержки материала в форме под давлением,

время охлаждения материала в форме без давления

Время смыкания и размыкания формы равно по 2 с, время паузы равно 5 с.

Температура затвердевания литника равно 100град. С

Радиус литника равен 3 мм

 

Время цикла литья под давлением по блоку формы рассчитывается по формуле:

где - машинное время, с;

- технологическое время, с;

- продолжительность паузы между циклом, с.

Продолжительность паузы между циклом – это время паузы при раскрытой пресс-форме для её обслуживания.

,

где - время выдержки полимера под давлением в пресс-форме, с;

- продолжительность охлаждения изделия в пресс-форме, с.

,

где - время смыкания формы, с;

- время впрыска расплава, с;

- время размыкания формы, с.

Т.о. время цикла по блоку формы будет равняться

+

Полная продолжительность охлаждения изделия в форме представляет собой сумму времени охлаждения под давлением и охлаждения без давления и может быть рассчитано с учетом ряда допущений по следующей формуле:

,

где , , - температура расплава, температура формы и температура изделия в момент съема, К;

- толщина охлажденного изделия, м.

Для плоского изделия ; для цилиндрического изделия .

А, с – коэффициенты, определяемые формой изделия.

Плоское изделие А =1,27; с = .

Цилиндрическое изделие А =1,6; с =5,76

 

ЗАДАНИЕ 2.2. Рассчитать производительность литьевой машины с заданным объемом впрыска, производящей изделия

из заданного материала. Масса изделия, толщина стенки изделия, температура материала при впрыске из сопла и другие данные приведены в приложении 2 (табл.2.1.,2.2.,2.3.) Скорость впрыска – 60 см

 

Производительность литьевой машины определяется по формуле:.

;

 

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

Таблица П 1.1. Коэффициенты для определения геометрических параметров винта червячного пресса диаметром 63 10^-3 м.

№	Коэффициент К для определения параметров
	L	L	t	h1
		0,6		0,12
		0,7		0,12
		0,8		0,13
		0.6		0,14
		0,7		0.15
		0,8		0,16
		0,6		0.12
		0,7		0,13
		0.8		0.14
		0,6		0.15

 

Таблица П 1.2. Характеристики перерабатываемого термопласта при 210⁰С

 

№	Материал	Показатель
Плотность, кг/м3	Вязкость, Па с
	ПЭВД
	ПЭНД
	ПП
	ПЭВД
	ПЭНД
	ПП
	ПЭВД
	ПЭНД
	ПП
	ПЭВД

 

Таблица П 1.3. Параметры экструдера

 

Шифр варианта	Параметры
Число оборотов винта, об/мин	Гидравлическое сопротивление головки, kгол 103 см3
		4,2
		5, 5
		6,2
		6,5
		6,8
		7,2
		5,9
		6,7
		6,9
		7,1

 

 

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

Таблица П 2.1. Показатели термопласта

 

Шифр варианта	Наименование термопласта	Коэффициент температуро-проводности, а,10 7 м2/ с	Плотность расплава, γ, кг/м3	Вязкость,η Па с
	ПЭВД	1,2
	ПЭНД	1,02
	ПП	1,24
	ПС	1,1
	ПЭВД	1,2
	ПЭНД	1,02
	ПП	1,24
	ПЭВД	1,2
	ПС	1,1
	ПЭНД	1,02

 

Таблица П 2.2. Показатели изделия

 

Шифр варианта	Масса изделия, m, г	Толщина изделия, δ, м	Температура расплава, 0С	Форма изделия
		0,002		Цилиндр
		0,003		Плоское
		0,00310		Цилиндр
		0,0021		Плоское
		0,0019		Цилиндр
		0,0018		Плоское
		0,0021		Цилиндр
		0,0022		Плоское
		0,0023		Цилиндр
		0,0025		Плоское

 

 

Таблица П 2.3. Параметры процесса

 

Шифр №№	Объем впрыска, V, см3.	Число гнезд. n	Температура формы, 0С	Температура в центре изделия, 0С

 

 

Изучение материала, вынесенного на самостоятельную проработку

Конспектирование первоисточников

Конспектирование первоисточников студентами проводится по темам, приведенным в рабочей программе.

Перед конспектированием целесообразно ознакомиться с методическими указаниями по изучению курса. Конспект предъявляется преподавателю во время зачета.

 

Раздел 1. Формование изделий из пластмасс методом экструзии

Тема 2.Технологические характеристики экструдера

П.2.7.

Реферат

«Тепловой расчет червячной машины»

 

Литература:

1. Синельникова Р.М. Примеры и задачи по технологическим расчетам при переработке пластмасс. Методические указания к практическим занятиям. Самара: СамГТУ. 2013 (Электронный вариант) С.15-22.

2. Шембель А.С., Антипина О.М. Сборник задач и проблемных ситуаций по технологии переработки пластмасс. Л.: Химия, 1990. -С.20-83

 

Тепловой баланс червячной машины можно представить так:

(2.18)

где - количество полимерного материала, поступающего в машину, кг/ч;

- теплоемкость полимера, ккал/(кг·рад);

-начальная температура полимера, ˚С;

- конечная температура полимера, после выхода из головки, ˚С;

-количество тепла, выделяемое при потреблении мощности N, ккал/ч;

- количество тепла, подводимое к корпусу машины (паром, нагретой жидкостью или электронагревателями), ккал/ч;

- количество тепла, подводимое к головке машины (паром, нагретой жидкостью или электронагревателями), ккал/ч;

- количество воды, поступающее на охлаждение червяка, кг/ч;

- теплоемкость воды, ккал/(кг·рад);

, - начальная и конечная температура воды, ˚С;

- потери тепла корпусом машины и головкой в окружающую среду, ккал/ч;

- количество тепла, отводимое в зоне загрузки полимера, ккал/ч.

Количество тепловой энергии рассчитывается по формуле:

(2.19)

Количество тепловой энергии , подводимое к корпусу головки:

(2.20)

где , - начальная и конечная температура полимера до и после выхода полимера из головки, ˚С.

Количество тепловой энергии, отводимой водой, охлаждающей червяк:

Задавшись скоростью воды от 0,1 до 0,8 м/с получаем:

где - площадь сечения, мм;

- скорость течения воды, м/с;

- удельный вес охлаждающей воды, кг/м³.

Размеры канала червяка известны и выбрав диаметр трубки, через которую подается вода, определим сечение канала, в котором движется вода.

Перепад температур , принимаем 5¸10 ⁰С.

Тепловые потери корпуса машины и головки определяют по уравнению:

(2.21)

где F - наружная поверхность корпуса и головки, м;

a- коэффициент теплоотдачи при свободной конвекции, ккал/(м· ч· град), определяется по уравнениям приведенным в табл. 2.4.

t_к - температура наружной поверхности изолированного корпуса и головки, которой необходимо задаться в пределах 50¸80 ⁰C;

t_в - температура окружающей среды, ⁰C.

Величина a-определяется через критерий Нуссельта:

(2.22)

где - геометрический (определяющий) размер, м;

l- коэффициент теплопроводности, ккал/(м ч град);

Критерий Нуссельта рассчитывается по уравнениям, приведенным в таблице 2.4

Таблица 2.4

Критериальные уравнения свободной конвекции в неограниченном пространстве

Режим	Gr ×Pr	Уравнение
Переходный	10-3-5×102	Nu=1.18× (Gr×Pr)1/8
Ламинарный	5×102-2×1012	Nu=1.18×(Gr×Pr)1/8
Турбулентный	20×102-1013	Nu=1.18×(Gr×Pr)1/8

где P_r- критерий Прандтля:

(2.23)

где U- коэффициент кинематической вязкости жидкости, м/ч;

c - теплоемкость, ккал/(кг град)

g- удельный вес охлаждающей воды, кг/м.

l- коэффициент теплопроводности, ккаSл/(м· ч· град).

G_r- критерий Грасгофа, рассчитывается по формуле:

(2.24)

где - геометрический (определяющий)размер, м;

b- коэффициент объемного расширения жидкости, 1/град.

Количество тепла, подводимое к корпусу машины:

(2.25)

где Q₃- количество тепла, отводимое в зоне разгрузки, можно подсчитать аналогично Q₂, если для охлаждения загрузочной зоны применяется вода.

Если же для охлаждения загрузочной зоны принимается воздух, то расчет выполняется по следующим формулам:

(2.26)

при Re=10-10³ критерий Нуссельта равен Nu=0.52×Re^0.47

при Re=10³-2×10⁵ критерий Нуссельта равен Nu=0.18×Re^0.62

Основное уравнение теплопередачи

(2.25)

где F - требуемая поверхность теплообмена, м;

K - коэффициент теплопередачи, ккал/(м·ч·град);

1) Если для обогрева машины или головки применяется электронагреватели, то:

, (2.28)

2) Если же для обогрева применяется жидкий теплоноситель или пар, то:

(2.29)

где d _нар- наружный диаметр цилиндрического корпуса, на котором смонтирован нагреватель или который омывается теплоносителем, м;

d _вн- внутренний диаметр корпуса, который соприкасается с полимером, м;

l - коэффициент теплопроводности корпуса, ккал/(м·ч·град);

a₁- коэффициент теплоотдачи от поверхности корпуса к расплаву

полимера, ккал/(м·ч·град);

a₂ - коэффициент теплоотдачи от теплоносителя наружной поверхности корпуса, ккал/(м·ч·град).

Для обеспечения Q_k необходимо произвести выбор электронагревателей, которые устанавливаются по секциям с необходимой регулировкой теплового режима в каждой секции.

Выбрав количество секций обогрева n=4¸10, можно определить нагрузку одного нагревателя:

(2.30)

Количество тепла выделяющегося при прохождении электрического тока через нагреватель, определится по уравнению:

(2.31)

где U - падение напряжения (выбираем), В;

R_t- сопротивление проводника, Ом.

Сила тока в нагревателе:

(2.32)

где W- нагрузка, Вт.

По силе тока I, задавшись температурой при которой работает нагреватель, выбираем диаметр нихромовой проволоки d по таблице 2.5

Полное сопротивление нагревателя:

(2.33)

Найдя по таблице 2.5 сопротивление одного метра нихромовой проволоки r, определяем общую длину нагревателя.

(2.34)

Плотность тока:

(2.35)

где S - сечение проволоки из таблицы 2.5.

Для долговечности работы нагревателя необходимо, чтобы:

Таблица 2.5 - Нагрузки для круглого нихрома

Соп-роти-вле-ние 1м в Ом	Вес 1м в гр.	Диа-метр проволоки в мм.	Площадь сечения в мм²	Температура ˚
	0,0045	0.1	0,00785	0,17	0,24	0,36	0,48	0,57	0,66	0,73	0,81	0,94
	0,0048	0,12	0,0095	0,19	0,27	0,4	0,52	0,62	0,72	0,8	0,88	1,05
	0,0093	0,14	0,01131	0,2	0,3	0,43	0,6	0,7	0,8	0.88	1,0	1,18
	0,0127	0,16	0,01539	0,25	0,38	0,54	0,7	0,82	0,92	1,03	1,15	1,45
	0,0145	0,18	0,02011	0,3	0,45	0,62	0,8	0,95	1,08	1,2	1,32	1,65
	0,0208	0,2	0,02545	0,35	0,52	0,78	0,9	1,05	1,2	1,35	1,5	1,94
	0,041	0,25	0,03142	0,4	0,62	0,82	1,0	1,20	1,35	1,55	1,7	2,2
22,4	0,058	0,3	0,0491	0,54	0,8	0,96	1,3	1,55	1,75	2,0	2,2	2,88
15,6	0,079	0,36	0,0707	0,65	1,0	1,35	1,63	1,9	2,18	2,48	2,78	3,6
14,4	1,03	0,4	0,1018	0,8	1,25	1,65	1,98	2,3	2,62	3,0	3,38	4,45
8,75	1,31	0,45	0,1257	0,95	1,5	1,95	2,35	2,7	3,1	3,55	4,05	5,8
6,9	1,61	0,5	0,159	1,14	1,72	2,3	2,75	3,45	3,6	4,15	4,8	6,2
5,6	1,95	0,56	0,1963	1,25	1,95	2,52	3,45	3,62	4,2	4,8	5,5	7,2
4,6	2,32	0,63	0,2463	1,42	2,2	2,93	3,58	4,12	4,8	5,5	6,2	8,15
3,9	3,25	0,7	0,3117	1,6	2,48	3,3	4,0	4,65	5,4	6,2	7,05	9,2
2,85	4,12	0,8	0,3848	1,94	3,0	4,05	4,9	5,75	6,04	7,65	8,75	11,3
2,19	5,2	0,9	0,5027	2,3	3,55	4,78	5,8	6,9	7,95	9,24	10,50	13,55
1,73	6,4		0,6362	2,7	4,1	5,55	6,8	8,1	9,4	10,8	12,4	16,9
1,4	7,8	1,1	0,7854	3,15	4,7	6,35	7,8	9,3	10,9	12,65	14,4	18,4
1,15	9,3	1,2	0,9503	3,5	5,3	7,2	8,7	10,65	12,1	14,2	16,5	21,0
0,97	12,6	1,4	1,131	4,0	5,9	8,0	9,8	11,9	13,7	16,0	18,7	23,9
0,715	16,5	1,6	1,6394	4,8	7,3	9,8	12,0	14,6	17,0	19,8	23,2	29,7
0,548	21,0	1,8	2,0106	5,6	8,7	11,8	14,4	17,5	20,2	23,7	27,8	35,6
0,433	25,8		2,5447	6,8	10,2	14,0	17,0	20,6	23,8	28.0	32,8	42,2
0,35	31,4	2,2	3,1416	7,8	11,9	16,1	19,7	24,0	27,6	32,3	37,9	48,7
0,29	40,2	2,5	3,8013	8,8	13,5	18,5	22,5	27,3	31,6	36,8	43,2	56,0
0,224	50,2	2,8	4,9087	10,55	16,4	22,1	26,9	32,5	37,9	44,0	51,4	67,0
0,179		3,2	6,1575	12,6	19,3	25,8	31,5	38,0	41,5	54,5	60,0	79,0
0,136		3,6	8,0125	15,4	23,2	31,1	38,1	46,0	53,5	62,2	72,4	95,5
0,108			10,1788	18,5	27,7	37,0	45,4	54,5	63,5	74,0	85,7
0,088		4,5	12,5664	22,0	32,2	43,1	53,2	63,5	74,2	86,0	99,0	131,4
0,0723			15,9043	25,6	37,4	49,7	61,3	73,2	85,2	99,3	113,4	150,8
0,061	0.0238	0.11	19,635	29,8	43,9	57,7	74,3	84,8	98,2	113,6	129,3	174,0

 

⇐ Предыдущая123Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: