聚氨酯成型机毕业设计

沈 阳 化 工 大 学本 科 毕 业 论 文题 目：1150 聚氨酯内旋成型机院 系：机械工程学院 专 业：机械设计制造及其自动化班 级：机制 学生姓名： 指导老师： 论文提交日期：2013 年 6 月 20 日论文答辩日期：2013 年 6 月 25 日聚氨酯成型机以及及自动控制技术综述1.聚氨酯成型机聚氨酯工业作为新兴工业有着较快的发展速度，进入新世纪后，随着技术的进步，市场的变化，特别是环保要求的提出，使之又增添了许多新的发展机遇。回顾历史，展望未来，温故知新，使我们明确方向，必将进一步促进我国聚氨酯工业的进步和发展。1.1.我国聚氨酯工业的发展历史我国聚氨酯工业起始于 50 年代末 60 代初，至今已有 40 多年的历史。我国聚氨酯工业以生产聚氨酯原料为起步。50 年代末首先在大连建立了小规模生产三苯基甲烷、三异氰酸酯的基地，该原料主要用作生产胶粘剂。60 年代分别又在大连、常州、太原各建立了 500 吨/年的 MDI 和 TDI 原料生产企业，同时在上海、天津等地开始进行了聚氨酯软泡沫的技术开发。6070 年代相当长一段时间内，由于我国经济基础薄弱，配套的原材料工业及应用开发工作发展迟缓，聚氨酯工业也同样发展缓慢。至 1978 年全国聚氨酯制品生产能力才达到 1.1 万吨，产量仅 0.5 万吨。1982 年全国聚氨酯原料生产能力不到 2 万吨，制品产量 0.7 万吨。80 年代后，我国开始引进国外先进的生产异氰酸酯的技术和装置。1983 年轻工部在山东烟台建立的年产 MDI 和 TDI 1 万吨规模的项目投产。1984 年到 1994 年 10年间，在天津石化三厂、锦西化工总厂、九江化工厂、山东东大化工从日本引进聚醚多元醇生产装置和制品生产技术的同时，国家也通过“七五“ 、“八五“等科技攻关项目的扶植，逐步开发了高压反应注射成型机（RIM） 、高回弹冷熟化泡沫生产技术。高压反应注射成型机的关键另部件-混合头，在北京化工学院也进入了试验阶段。90 年代后我国进入新的改革开放时期，国民经济持续高速发展。聚氨酯作为新型多功能先进的高分子材料，在交通（汽车、火车、飞机） 、家电（冰箱、冷柜、热水器） 、家具、冶金等领域，即：从工业生产到人民生活，直至国防军工领域得到越来越广泛地应用。原料工业的发展带动了聚氨酯制品生产机械的需求，在此间国内使用的聚氨酯机械主要以进口为主，主要进口德国BASF、 KRAUSSMAFFEI、DESMA、HENNECKE 等公司、意大利 Cannon 公司等国外的机械设备。1.我国聚氨酯工业的现状聚氨酯工业分基本原料、制品和加工机械等部分。基本原料包括异氰酸酯（TDI、MDI ） 、聚醚多元醇、聚酯多元醇等。制品主要分软泡沫、硬泡沫、弹性体等。加工机械主要有高压反应注射成型机、各类成型生产线如：块状泡沫发泡生产线、箱式发泡生产线、层压式板材发泡生产线、模塑成型发泡生产线（转台、环形、直线式） 、泡沫管材发泡生产线等。各类二次加工设备也配套得到发展，如旋切、平切、仿形切割、复合等功能设备。总的来说，由于近十几年国民经济的高速发展，我国聚氨酯工业，包括从基本原料到制品和机械设备，已具有相当的规模。但是与发达国家相比仍有很大的差距，主要是产量的差距，且应用普及程度仍不高，工艺技术水平仍较低，特别是人均消费差距，中国只是德国的 10%左右。此外产品品种较少，产品性能较差，还有许多基本原料仍需进口，如 TDI、MDI 现在 90%左右靠进口，某些关键的设备和零部件仍需进口，如液态 CO2 高压发泡设备以及高压发泡机上的计量泵、混合头等。1. .聚氨酯工业总的发展趋势德国是聚氨酯原料和设备的故乡，德国的技术水平和生产能力代表当今世界最高水平。从基本原料的生产，德国 BASF、BAYER 两家公司的生产能力已经达到世界垄断能力，他们在世界各地都有自己的子公司，生产能力特大规模化、技术垄断化，特别是异氰酸酯这一高难生产技术逐渐掌握在少数几家大公司手中，他们控制了世界聚氨酯工业原料，这对我国原料生产的发展将造成威胁。设备方面也是如此，德国的聚氨酯设备水平高、性能好，每年出口额达到 18 亿马克之多，遍及世界各地。从 2001 年杜塞多夫橡塑工业展览会上了解到的情况，世界聚氨酯工业正向适应环境保护、安全卫生、资源回收等需求方向发展，对于聚氨酯发泡方面，最重要的是替代破坏臭氧层的 CFC 发泡剂的技术发展。替代 CFC 发泡剂有如下三种技术路线：CFCHCFC141b-HFCCFCH10C5 （环戊烷）CFCCO2 (液体)技术路线、主要用于绝热保温的聚氨酯硬质泡沫生产，技术路线主要用于软质泡沫的生产。以美国为代表国家的主要采用技术路线以德国为代表的国家主要采用技术路线我国对技术路线、在不同行业都有应用。家电行业以技术路线为主，交通建材行业主要以技术路线为主，软泡方面国外主要以液态 CO2 作为发展趋势，包括新型的液态 CO2 高压发泡机的使用。我国液态 CO2 发泡技术 2001 年刚起步。作为中国聚氨酯发泡机械的龙头企业，武汉轻工业机械厂已经引进德国新型的液态 CO2 高压发泡技术，正准备将设备推向市场，积极配合中国聚氨酯行业 CFC 整体淘汰计划的全面完成。并通过企业的改组改造，及时掌握国际最新技术，不断提升我国的聚氨酯工业技术水平。 1.4.成型设备的种类成型设备是炭和石墨制品生产过程中的主要设备之一。工厂里常用的成型设备有挤压成型机、模压成型机、等静压成型机和振动成型机。挤压成型机挤压成型机是炭素工业可供石墨电极成型的专用设备之一，对于电弧炉炼钢用电极，由于其特殊工艺的要求，因此大多数炭素厂采用挤压成型机挤压成型.工作原理将昆捏机充分 昆捏好的电极糊料送到凉料机，凉到工作温度后， 1次或分两次加入挤压机料室，经压实、抽真空，然后将料室回转 90。成水平状态，主柱塞开始预压，以便进一步使糊料中的粒子通过变径段后都成轴向排列，达到规定时间后抽出挡板，挤压机开始挤压，挤压机前面的自动剪切机根据所需长度自动剪切，生坯电极即翻入冷却辊道冷却。挤压机不停地连续挤压，直至将料室中糊料挤压完。模压成型机模压成型是炭素工业模压高纯石墨、高炉炭块、石墨阳极等专用设备。它不是需像挤压成型中糊料粒子都呈定向(轴向)排列，但制品的比压一般要比石墨电极高，甚至达到 40-100MPa。工作原理将混捏好的糊料送到凉料机，凉到工作温度后出料，经电子秤按需下料，再经加料装置将糊料加入型模，模压后脱料，然后送入冷却槽冷却。等静压成型机等静压成型是粉末成型的专用设备，广泛应用于粉末冶金、电碳石墨、绝缘材料和塑料工业等部门。工作原理利用液压原理，在密闭容器中通过高压液体，使压力均匀地作用于装有粉末的橡胶模具所有表面，通过模具使材料承受多向高压，一起变形，压制成型与模具形状相同的制品。振动成型机(vibratingcompactor)靠机械振动产生激振力，将糊料制成所需形状的专用设备。工作原理将可塑性糊料加入振动台上的模套中，靠振动台下两根转速相同，方向相反，偏振子对称布置的高速旋转轴产生的激振力使模套中糊料呈流态化，借助于糊料顶部压重使糊料迅速密实成型。调整旋转轴上偏振子的角度获得不同的激振力，调整转轴的转速获得不同的振动频率。(见彩图插页第 12 页)振动成型机可用于生产方形的阳极块、阴极块，也可用于生产圆形的电极。2.自动控制技术2.1.自动控制技术的基本信息自动控制技术是 20 世纪发展最快、影响最大的技术之一，也是 21 世纪最重要的高技术之一。今天，技术、生产、军事、管理、生活等各个领域，都离不开自动控制技术。就定义而言，自动控制技术是控制论的技术实现应用，是通过具有一定控制功能的自动控制系统，来完成某种控制任务，保证某个过程按照预想进行，或者实现某个预设的目标。2.2.控制方式从控制的方式看，自动控制系统有闭环和开环两种。闭环控制也就是（负）反馈控制，原理与人和动物的目的性行为相似，系统组成包括传感器（相当于感官） ，控制装置（相当于脑和神经） ，执行机构（相当于手腿和肌肉） 。传感器检测被控对象的状态信息（输出量）,并将！鱿转变成物理（电）信号传给控制装置。控制装置比较被控对象当前状态（输出量）对希望状态（给定量）的偏差，产生一个控制信号，通过执行机构驱动被控对象运动，使其运动状态接近希望状态。在实际中，闭环（反馈）控制的方法多种多样，应用于不同领域和各个方面，当前广泛应用并快速发展的有：最优控制，自适应控制，专家控制（即以专家知识库为基础建立控制规则和程序） ，模糊控制，容错控制，智能控制等。开环控制也叫程序控制，这是按照事先确定好的程序，依次发出信号去控制对象。按信号产生的条件，开环控制有时限控制，次序控制，条件控制。20 世纪 80年代以来，用微电子技术生产的可编程序控制器在工业控制（电梯，多工步机床，自来水厂）中得到广泛应用。当然，一些复杂系统或过程常常综合运用多种控制类型和多类控制程序。2.3.工业控制方式当今是科学技术及仪器设备高度智能化飞速发展的信息社会，电子技术的进步，给现代工业带来了质的提升。现代电子领域中，PLC 的应用正在不断的走向深入，这必将导致传统控制的日益革新。PLC 的控制具有高可靠性、高性价比。比如在机械手、液体混合罐、液压、气压等方面都得到了广泛应用。PLC 在工业方面的应用水平已逐步成为一个国家工业发展水平的标志之一。利用 PLC 采用程序设计方法来对步进电机进行控制，具有线路相对简单，结构紧凑，价格低廉，而且可以通过控制按钮实现步进电机的控制，用途广泛等优点。时至今日，软件以及电子设备等相关技术都有了长足发展。虽然软件的发展速度比不上硬件的发展速度那么迅速，但已能满足现在的工业需求。对步进电机的传统控制通常完全由硬件电路搭接而成。随着 PLC 的普及，现在已普遍采用硬件与软件相结合的方式对其进行控制，这种控制的方法有很多优点，比如：可以实现高精度的控制，降低成本，降低控制难度，简化控制电路等。今后步进电机的总体发展趋势是向着低功耗、高频率精度、多功能、高度自动化和智能化的方向发展。如何延长轴承寿命摘要： 在自然界苛刻的工作条件下工作会导致轴承的失效，但是如果遵循一些简单的规则，轴承正常运转的机会是能够被提高和改善的。在轴承的使用过程当中，过分的忽视会导致轴承的过热现象，也很可能使轴承不能够再被使用，甚至完全的破坏。但是一个被损坏的轴承，会留下它为什么被损坏的线索。通过一些细致的侦察工作，我们可以采取一些行动和措施来避免轴承的再次失效。关键词： 轴承 ；失效 ；寿命导致轴承失效的原因很多，但常见的是不正确的使用、污染、润滑剂使用不当、装卸或搬运时的损伤及安装误差等。诊断失效的原因并不困难，因为根据轴承上留下的痕迹可以确定轴承失效的原因。然而，当事后的调查分析提供出宝贵的信息时，最好首先通过正确地选定轴承来完全避免失效的发生。为了做到这一点，再考察一下制造厂商的尺寸定位指南和所选轴承的使用特点是非常重要的。1 轴承失效的原因在球轴承的失效中约有 40%是由灰尘、脏物、碎屑的污染以及腐蚀造成的。污染通常是由不正确的使用方法和不良的使用环境造成的，它还会引起扭矩和噪声等一系列的问题。由环境和污染所产生的轴承失效是可以预防的，而且通过简单的肉眼观察是可以确定产生这类失效的原因。所有过早失效的轴承中约有 16%是由安装不当（通常是野蛮装配）和未意识到采用正确的安装工具所引起的。要进行正确和有效的安装与拆卸，不同的安装可能需要使用机械的、液压的或加热的方法。使用专用工具和技术进行的专业安装，是获得机器最大化的无故障运行时间的一个重要步骤。通过失效后的分析可以得知对已经失效的或将要失效的轴承应该在哪些方面进行查看。弄清诸如剥蚀和疲劳破坏一类失效的机理，有助于消除问题的根源。只要使用和安装合理，轴承的剥蚀是容易避免的。剥蚀的特征是在轴承圈滚道上留有由冲击载荷或不正确的安装产生的压痕。剥蚀通常是在载荷超过材料屈服极限时发生的。如果安装不正确从而使某一载荷横穿轴承圈也会产生剥蚀。轴承圈上的压坑还会产生噪声、振动和附加扭矩。类似的一种缺陷是当轴承不旋转时由于滚珠在轴承圈间振动而产生的椭圆形压痕。这种破坏称为低荷振蚀。这种破坏在运输中的设备和不工作时仍振动的设备中都会产生。此外，低荷振蚀产生的碎屑的作用就象磨粒一样，会进一步损害轴承。与剥蚀不同，低荷振蚀的特征通常是由于微振磨损腐蚀在润滑剂中会产生淡红色。消除振动源并保持良好的轴承润滑可以防止低荷振蚀。给设备加隔离垫或对底座进行隔离可以减轻环境的振动。另外在轴承上加一个较小的预载荷不仅有助于滚珠和轴承圈保持紧密的接触，并且对防止在设备运输中产生的低荷振蚀也有帮助。造成轴承卡住的原因是缺少内隙、润滑不当和载荷过大。在卡住之前，过大的摩擦和热量使轴承钢软化。过热的轴承通常会改变颜色，一般会变成蓝黑色或淡黄色。摩擦还会使保持架受力，这会破坏支承架，并加速轴承的失效。材料过早出现疲劳破坏是由重载后过大的预载引起的。如果这些条件不可避免，就应仔细计算轴承寿命，以制定一个维护计划。另一个解决办法是更换材料。若标准的轴承材料不能保证足够的轴承寿命，就应当采用特殊的材料。另外，如果这个问题是由于载荷过大造成的，就应该采用抗载能力更强或其他结构的轴承。蠕动不象过早疲劳那样普遍。轴承的蠕动是由于轴和内圈之间的间隙过大造成的。蠕动的害处很大，它不仅损害轴承，也破坏其他零件。蠕动的明显特征是划痕、擦痕或轴与内圈的颜色变化。为了防止蠕动，应该先用肉眼检查一下轴承箱件和轴的配件。蠕动与安装不正有关。如果轴承圈不正或翘起，滚珠将沿着一个非圆周轨道运动。这个问题是由于安装不正确或公差不正确或轴承安装现场的垂直度不够造成的。如果偏斜超过 0.25，轴承就会过早地失效。检查润滑剂的污染比检查装配不正或蠕动要困难得多。污染的特征是使轴承过早的出现磨损。润滑剂中的固体杂质就象磨粒一样。如果滚珠和保持架之间润滑不良也会磨损并削弱保持架。在这种情况下，润滑对于完全加工形式的保持架来说是至关重要的。相比之下，带状或冠状保持架能较容易地使润滑剂到达全部表面。锈是湿气污染的一种形式，它的出现常常表明材料选择不当。如果某一材料经检验适合工作要求，那么防止生锈的最简单的方法是给轴承包装起来，直到安装使用时才打开包装。2 避免失效的方法解决轴承失效问题的最好办法就是避免失效发生。这可以在选用过程中通过考虑关键性能特征来实现。这些特征包括噪声、起动和运转扭矩、刚性、非重复性振摆以及径向和轴向间隙。扭矩要求是由润滑剂、保持架、轴承圈质量（弯曲部分的圆度和表面加工质量）以及是否使用密封或遮护装置来决定。润滑剂的粘度必须认真加以选择，因为不适宜的润滑剂会产生过大的扭矩，这在小型轴承中尤其如此。另外，不同的润滑剂的噪声特性也不一样。举例来说，润滑脂产生的噪声比润滑油大一些。因此，要根据不同的用途来选用润滑剂。在轴承转动过程中，如果内圈和外圈之间存在一个随机的偏心距，就会产生与凸轮运动非常相似的非重复性振摆（NRR） 。保持架的尺寸误差和轴承圈与滚珠的偏心都会引起 NRR。和重复性振摆不同的是，NRR 是没有办法进行补偿的。在工业中一般是根据具体的应用来选择不同类型和精度等级的轴承。例如，当要求振摆最小时，轴承的非重复性振摆不能超过 0.3 微米。同样，机床主轴只能容许最小的振摆，以保证切削精度。因此在机床的应用中应该使用非重复性振摆较小的轴承。在许多工业产品中，污染是不可避免的，因此常用密封或遮护装置来保护轴承，使其免受灰尘或脏物的侵蚀。但是，由于轴承内外圈的运动，使轴承的密封不可能达到完美的程度，因此润滑油的泄漏和污染始终是一个未能解决的问题。一旦轴承受到污染，润滑剂就要变质，运行噪声也随之变大。如果轴承过热，它将会卡住。当污染物处于滚珠和轴承圈之间时，其作用和金属表面之间的磨粒一样，会使