«Тянущее устройство линии по производству кабельной продукции»

Прямоточная головка

Сырье в большинстве случаев загружается вручную. Поэтому приобретение и введение в производство пневмотранспорта улучшит производительность и условия труда.

Для производства некоторых видов кабелей экструзионную головку обогревают тенами, но целесообразнее применять индукционный обогрев (см. 2 лист графической части), так как тены не характеризуются долгим сроком службы и нуждаются в частой замене.

Усовершенствовать оборудование можно путем автоматизации производства. Например, современные тяговые устройства оснащаются электродвигателями постоянного тока с тиристорным управлением, обеспечивающим бесступенчатое регулирование скорости. Также применяют автоматические приемные устройства, обеспечивающие высокую производительность. Внедрение ЭВМ для контроля за производством также увеличит производительность производства.

В данном курсовом проекте были рассчитаны узел оборудования и оснастка для процесса наложения кабельной изоляции методом экструзии и были даны предложения по усовершенствованию производства.

В данном курсовом проекте были приведены технологические основы процесса нанесения кабельной изоляции методом экструзии, характеристика сырья и готовой продукции, технологическая схема производства, материальный расчет основных и вспомогательных материалов, технологические расчеты, основные компоновочные решения, описание оснастки, положения о контроле производства, требования к охране труда и охране окружающей среды, разработка плана цеха.

а - дорн для плотного наложения; б - то же для свободного наложения; в - матрица; г - вставка с наконечником из твердого сплава; д - матрица с конической формующей частью

Рис.4.5.

Для экструзионной головки на практике обычно производитсся гидравлический расчет. Основная задача гидравлического расчета головок заключается в определении зависимости междуперепадом давления по длине канала и производительностью. Обьемная производительность потока вязких жидкостей проходящих через головку прямо пропорциональна падению давления и обратно пропорциональна вязкости.

Q=kDP/m, (4.1)

где DР - перепад давления в головке,

m - динамическая вязкость,

К-коэффициент пропорциональности, зависящий от геометрии головки.

Зависимости, основанные на упрощенном методе расчета коэффициентов геометрической формы, позволяет определить характеристики каналов простейших форм с достаточной для практических расчетов точностью.

Сначала определяются значения коэффициента пропорциональности:

k=1/(1/k1+1/k2+1/k3) , (4.2)

где к1-к 3 – постоянные решетки, кольцевого конического перехода дорна, цилиндрического зазора между дорном и матрицей.

k1=mpd4отв/128Δр, (4.3)

где m – число отверстий в решетке; dотв – диаметр отверстия; Δр - толщина решетки.

k2=p/8L2[R4н. ср - R4вн. ср-( R2н. ср - R2вн. ср)2/ln Rн. ср/ Rвн. ср] (4.4)

Обозначения очевидны из рис.4.6.

k3=pdсрΔ3/12LM, (4.5)

Подставляя данные в формулы (4.3.),(4.4),(4.5)получим:

k1=0.865 см³;

k2=2,626 см³;

k3=0,279 см³.

Тогда по формуле (4.2.) получим:

k=0.19 см³.

При производительности экструдера Q=14000 см3/ч, вязкости µ=0,3 Н*сек/см² и заданном значении К получим:

DP=Q*µ/К=14000*0,3/0,19=22105,3 , Н/см2

Сравним с экструдером. Для этого построим графики характеристик головки и червяка. Чтобы построить график для головки, найдем значения производительности при заданных значениях давления в головке по формуле:

Q= k∙Р/μ эф , (4.6)

где Q – паспортная производительность экструдера, 230 кг/час =211600 см 3 /час = 58,8 см 3/ сек

Р - давление в головке, Н/см 2 .

Отсюда

Р = Q ∙ μ эф / k

Р = 58,8∙0,3/0,19 = 92,84 Н/см 2 = 92,84 ∙10 4 = 928421,1 Н/м2=0,9МПа

Если Q = 106,8кг/час = 98256 см 3 /час = 27,3 см 3/ сек – расчетная, то

Р = 27,3 ∙ 0,3 /0,19 = 43,1 Н/см 2 = 431052,6 Н/м2 = 0,43 МПа.

По этим данным строим график характеристики головки (рис.4.7).

Чтобы построить график для экструдера, найдем значения производительности при заданных значениях давления и числа оборотов червяка по формуле:

Q = (α ∙ N) – (β ∙ Р/ μ эф), (4.7)

где α , β – коэффициенты, зависящие от геометрии червяка, равны 1,36 см³ и 6∙10 -4 см³ соответственно,

N – частота вращения червяка,60 об/мин = 1 об/сек.

При Р = 0,1МПа =0,1∙102 Н/см 2 производительность будет равна:

Q = ( 1,36 ∙1 ) –[ ( 6 ∙ 10-4 ∙ 0,3∙ 100)/0,3]= 1,3 см 3/ сек

Аналогичным образом рассчитываем Q при других значениях Р и результаты сводим в таблицу, по которой строим график характеристики экструдера (рис.4.7)

Таблица 4.1

График рабочих характеристик экструдера и головки

Рис.4.7

1 – характеристика головки, 2 – характеристика червяка,

А – рабочая точка

1—дорн; 2—матрица; 3—перерабатываемый материал; 4 - червяк; 5—цилиндр; 6— токопроводящая жила или заготовка

Рис.4.3.

В производстве проводов и кабелей применяют два способа наложения полимерных покрытий на заготовку: плотное (с обжатием под давлением) и свободное (трубкой). Схемы наложения покрытий показаны на рис. 4.4.

Первый способ позволяет получить покрытие, плотно охватывающее заготовку, с минимальными воздушными за­зорами между заготовкой и покрытием; вытяжка и, следо­вательно, ориентация минимальны, что обеспечивает также относительно небольшую усадку и минимальные относительные перемещения элементов кабеля на концах при циклических изменениях температуры.

Применение свободного наложения позволяет снизить рас­ход материала при негладкой поверхности заготовки, сущест­венно облегчает центровку и заправку заготовки в дорн, так как зазор между заготовкой и дорном может быть больше, чем при первом способе. Так как по второму способу необходима значительная вытяжка экструдата, то возрастает ориентация и, следовательно, усадка, однако скорость прохож­дения расплава в формующей части инструмента ниже, чем скорость отвода провода, что увеличивает производительность переработки материалов с низкой критической скоростью сдвига.

К недостаткам этого способа относится то, что расплавы ряда полимеров имеют недостаточную способность к вытяжке, особенно при наличии в материале посторонних гелеобразных включений, агломератов наполнителя, которые приводят при высокой вытяжке к появлению точечных разрывов и даже к полному обрыву трубки при ее вытяжке.

Варианты технологического инструмента приведены на рис. 4.5. Дорн служит для ввода заготовки в формующую головку и точного направления ее в матрицу. Он должен обеспечивать концентрическое положение заготовки в матрице, что требует минимального зазора между заготовкой и цилин­дрической частью дорна, но одновременно свободное и рав­номерное без рывков введение заготовки в матрицу. Кроме того, при большом зазоре возможно проникновение расплава в дорн, что исключает возможность нормального ведения технологического процесса.

Схемы наложения полимерных покрытий

а - плотное наложение; б - свободное наложение; 1-дорн; 2-матрица;

3-заготовка; 4 - расплав