年产3000吨PVC灌溉输水软管生产车间设计.docx

摘要本设计为年产3000吨PVC灌溉输水软管生产车间的设计。PVC软管有着弹性好，透明度高，易于运输等许多特点，最突出的是价格平民化，并且可在工农渔业等各个行业使用，针对不同的用途，采用不同的添加剂。，因此很快得到了大面积的应用普及。本说明书介绍了当下PVC软管的优势，PVC软管的发展历史、发展现状与发展前景。着重叙述了年产量为3000吨的PVC灌溉输水软管工厂设计。其中由原料与配方设计、工艺流程设计、物料衡算、设备选型、挤出管材机头设计、车间布置设计、能量衡算、车间组织、经济概算与环境保护几部分所组成。本设计严格遵循安全、节能、环保、节约等原则，符合现代化工厂的设计要求。关键词：聚氯乙烯；灌溉输水软管；工厂设计AbstractThe design for the annual output of 3,000 tons of PVC irrigation water hose production workshop design.PVC hose has a good flexibility, high transparency, easy to transport and many other features, the most prominent is theprice of civilians, and can be used in various industries such as industry and agriculture fisheries, for different purposes, theuse of different additives. , So soon got a large area of application popularity.This manual describes the advantages of the current PVC hose, PVC hose development history, development status anddevelopment prospects. Focusing on the annual output of 3,000 tons of PVC irrigation water hose factory design. Whichconsists of raw materials and formula design, process design, material accounting, equipment selection, extrusion pipe headdesign, workshop layout design, energy balance, workshop organization, economic estimates and environmental protectionof several parts.The design strictly follow the safety, energy saving, environmental protection, conservation and other principles, in linewith the requirements of modern factory design.Key words: PVC;Irrigation water hose;workshop design目录摘要 IAbstract II第一章绪论 51.1 PVC管材优势 51.2 PVC软管的优势 51.3 PVC灌溉输水软管发展 51.4 PVC软管的现状 61.5 PVC灌溉输水软管前景 6第二章原料及配方设计 72.1配方的重要性 72.2 配方设计条件 72.3配方设计的一般步骤 72.4 原料配方的选择 72.4.1助剂在配方中的作用 8第三章工艺流程设计 93.1工艺流程设计原则 93.2生产工艺的确定 93.3挤管工艺流程 93.3.1影响挤出成型的工艺条件 9第四章物料衡算 114.1 物料衡算的意义 114.2 物料衡算式 114.3 具体过程 114.3.1 实际开车时间及设备利用率 114.3.2 各阶段物料衡算 11第五章设备选型 155.1挤出机的选取 155.2挤出造粒机的选取 175.3高混机的选取 175.4 冷却混合机的选取 185.5破碎机的选取 195.6自动配料秤的选取 205.7货梯的选取 215.8 除尘器的选取 225.10 上料器的选取 235.11仓壁振动器的选取 235.12 振动筛的选取 245.13缝包机的选取 255.14罗茨鼓风机的选取 255.15 旋风分离器的选取 295.16 运输车的选取 30第六章挤出管材机头的设计 326.1 概述 326.2 挤出机头的设计原则 326.3 挤管机头形式的确定 326.4 工艺参数的确定 326.4.1 口模相关尺寸的确定 326.4.2芯棒相关尺寸的确定 336.4.3分流器与分流器支架相关尺寸的确定 346.4.4定径套长度和内径的确定 356.4.5 过滤板与滤网 35第七章车间布置设计 367.1车间布置设计目的 367.2车间布置设计依据 367.3 厂房平面布置 367.3.1厂房的平面型式 367.3.2厂房的柱网布置 367.3.3厂房与各车间的宽度与长度 367.4厂房高度布置 367.5生产车间各部门的布置 37第八章电气部分 388.1供电设计 388.2 主要设备选型 388.3 车间动力配电 388.4 电器控制 388.5 动力设计选型 388.6 车间照明部分 398.7 防雷 39第九章能量衡算 409.1 电能的消耗 409.2 水量的消耗 409.2.1挤出机冷却用水消耗 419.2.2冷混机冷却水的用量 419.3 煤炭的消耗 42第十章车间组织 4310.1人员编制 4310.2 工资 43第十一章经济概算 4511.1厂房建筑费用 4511.2设备所需费用 4511.3 产品原料所需费用 4611.4能量消耗所需费用 4611.5年生产成本 4711.6产品销售总额 4711.7 年盈利与回收年限 48第十二章环境保护问题 4912.1 环境保护 4912.1.1三废处理 4912.1.2工厂噪音的防治 4912.2 安全措施 49参考文献 51致谢 52第一章绪论PVC（聚氯乙烯塑料，英文：polyvinyl chloride）。我国PVC软管的生产和加工的技术在二十多年前从外国引进，我国通过生产技术的不断完善和改进，已经能够生产多种性能PVC软管。与其他材料相比，因为软质聚氯乙烯具有更好的柔韧性，并且成本较低，适用于灌溉及输送物料用管材。1.1 PVC管材优势（1）生产成本低：利用聚氯乙烯树脂与各种助剂的相容性较好的优势，在管材生产中可以大量添加价格低廉的填料，降低了成本。（2）物理与化学性能优异：PVC管材具有良好的抗老化性能、抗腐蚀性能，增加了使用寿命。聚氯乙烯树脂比重大约为铁的十分之一，故PVC管材重量轻，方便安装和搬运。1.2 PVC软管的优势PVC具有较好的伸缩性、柔软性、重复弯曲性、挠性好。耐腐蚀性、耐高温性和耐低温性好。耐弯折、抗拉性能、抗侧压性强。柔软顺滑、易于穿线安装定位。1.3 PVC灌溉输水软管发展在我国经济高速发展的背景下，PVC塑料制品也在高速的发展，在短短的几十年中，多种功能的塑料制品在中国相继开发并使用，改革开放之后，我国对于工业的发展非常重视，所以当时是PVC软管发展的黄金时期，广泛应用和发展了各种技术，生活生产中也有很多不同的灌溉要求如：微灌、渗灌等，针对这些，国家也发展生产了各不相同的PVC灌溉软管。1PVC软管在上个世纪五十年代进入我国，当时我国的PVC生产水平较低，经过多年的开发，目前我国已经能生产以多种树脂为原料的软管如：PP、PE等。由于PVC软管的性能优势所以比其他软管更受到全世界各国的重视。但是各国的历史形式不同，由于我国起步比较晚，因此在产量，质量，种类等方面和一些起步较早的国家发达国家相比，还有一定的差距。21.4 PVC软管的现状与以往不同，近些年来PVC软管在燃气输送系统与给水系统方面的应用越来越低，几乎已经消失。但是因为聚氯乙烯树脂的生产相比于其他热塑性材料对于原油的依赖性小，所以其在排水、排废的无压力管道系统方面的应用却获得了平稳的增长。31.5 PVC灌溉输水软管前景我国作为农业大国，对于农用PVC管材具有较大的市场。如果农村将土渠灌溉变为管溉，不仅节省了人力物力，还能将本来用于土渠的用地变为农耕地，提高产量。我国是一个缺水大国，管溉相比较土渠灌溉可以减少百分之五十的用水量，大大提高了水的利用率，缓解了缺水的压力。所以我国PVC灌溉输水软管市场潜力十分巨大。4第二章原料及配方设计2.1配方的重要性配方设计为制品设计的核心，制品的物理和化学性质需要通过配方中不同的组分来实现。一个合理的配方不仅可以降低生产所需的成本，更可以提高制品质量。2.2 配方设计条件配方设计是高分子化合物与添加剂的配合，需要满足以下条件：1.制品的性能要求。2.成型加工性能的要求。3.原材料的要求。4.配方成本的要求。2.3配方设计的一般步骤1.收集原材料资源，初定产品形状尺寸、部件的作用和成型加工方法。2.初选材料，进行配方设计和试验。3.根据材料已知性能，进行尺寸设计。4.虚拟实际生产情况，进行模拟实验。5.根据实验结果，反复修改配方并进行再试验。6.获得满意的实验结果，计算成本，确定最终配方。2.4 原料配方的选择配方及份数如表2.1。表2.1 配方及份数原材料名称配比PVC 100份柠檬酸酯 30份环氧大豆油 10份甲基硫醇锡 0.2硬脂酸 0.5硬脂酸钙 0.4石蜡 0.2经过综合考虑，确定了如上配方。52.4.1助剂在配方中的作用柠檬酸酯：柠檬酸酯是配方中的增塑剂，效果与DOP相当。环氧大豆油：环氧大豆油是配方中的增塑剂兼稳定剂。石蜡：在挤出加工中初期润滑效果良好，热稳定性也较好。硬脂酸钙：因其优良的润滑性能，常用于PVC的无毒热稳定剂。虽然热稳定效果不是最好，但价廉易得，毒性小，加工性能好。甲基硫醇锡：作为现阶段做好的热稳定剂，广泛用于原材料为PVC的各类制品中。硬脂酸：广泛用于制化妆品、塑料耐寒增塑剂、稳定剂、橡胶硫化促进剂、抛光剂、金属矿物浮选剂、软化剂、医药品及其他有机化学品。第三章工艺流程设计3.1工艺流程设计原则要采用现阶段先进的设备设施、合理可靠的生产方法，保证生产效率，有效的降低成本;尽可能利用本地现有资源，避免原材料的运输；为了生产的稳定，预计生产中突发事故，做好合理的防范措施；保证经济效益。3.2生产工艺的确定挤出成型是一种高效、连续、低成本、适应面宽的成型加工方法，是高分子材料加工中出现较早的一门技术，经过100多年的发展，挤出成型是聚合物加工领域中生产品种最多、变化最多、生产率高、适应性强、用途广泛、产量所占比重最大的成型加工方法。故本次设计PVC灌溉输水软管采用挤出成型的生产工艺。3.3挤管工艺流程软质塑料管材的挤出工艺流程如下：称量好PVC和助剂，经过混合装置混合均匀后，通过挤出造粒机造粒，然后用挤出成型机挤出管材，之后不同于硬管需要定型装置，而是将空气通入管材中维持形状，再利用管材自重进行牵引，最后用卷曲装置将绕至一定量的软管切割。PVC+助剂混合挤出造粒挤出成型通入空气牵引卷曲切割检质制品63.3.1影响挤出成型的工艺条件影响挤出成型的工艺条件有许多，其中主要有料筒各个阶段的温度、机头压力、挤出速率、牵引度等。1.料筒各个阶段的温度：因为螺杆各个阶段中料筒和塑料温度不相同，为了提高生产效率，生产高质量的管制品，就要保证塑料在料筒中顺利运送，其中的关键是料筒各段温度的控制。挤出机中加热冷却系统具有调节料筒温度的作用。2.机头压力:与温度相似，压力会因为时间的不同而产生周期性的变化，这种变化会破坏塑料制品的质量。塑料熔体在机头中的混合均匀性和稳定性可以通过合理提高机头中的压力实现，这样可以有效提升制品的质量，不过机头压力会使产量减少。“中国知网”大学生论文检测系统- 7 -压力变化原因是因为不断变化的螺杆转速，加热、冷却系统的不稳定。控制螺杆转送，维持加热、冷却系统的稳定性可以有效减少压力波动。3.挤出速率：很多的因素可以影响挤出速度，如塑料本身的性质、机头机构、螺杆的转速与结构、料筒的结构等。根据之前经验可知，螺杆直径、螺杆转速的增加会使挤出速率增大。故挤出速率的大小是通过控制螺杆转速来实现。4.牵引速度：牵引是挤出成型必须的阶段，刚刚离开口模和机头的塑件，因为牵引装置所产生的牵引力引导使塑件在拉伸方向上产生取向。制品的拉伸强度会由于同方向的取向程度决定。通常情况下，牵引速度可与挤出速度相当。牵引速度要比挤出速度大一些，即牵引比的数值必大于1。7第四章物料衡算4.1 物料衡算的意义根据所需要设计项目的年产量，通过计算可知配方中各个组分在不同工段所需的物料量、副产品量、物料损耗量。使设计由定性转变为定量。作为工厂设计的第一个计算项目，其数据是设计的基础和依据，关系到后面设备选型以及其它设计的准确性。 84.2 物料衡算式物料衡算式可以表示为：投入的总物料量=生产的制品总量+回收的物料总量+生产过程中消耗的物料总量4.3 具体过程年产3000吨PVC灌溉输水软管物料衡算的具体过程如下。4.3.1 实际开车时间及设备利用率实际开车时间=一年的时间-一年中因为各种原因停止生产的时间各种原因包括：法定节假（25天）；设备休整（15天）；特殊情况（20天）365-25-15-20=305天机头清理和更换过滤网（每5天一次，一次8小时）。30558=488小时年工作时间：365-25=340天=8160小时实际开车时间：30524-488=6832小时设备利用率为一年中实际开车时间与一年中总工作时间的比值设备利用率： 68328160=0.844.3.2 各阶段物料衡算挤出成型阶段物料消耗如表4.1。表4.1 挤出成型阶段物料消耗率工序消耗率单位自然消耗 0.1 扫地料 0.4 下脚料 5.5 根据上表可知：3000吨制品需要输入3000（100-0.1-0.4-5.5）=300094=3191.49吨物料。自然消耗量为输入的物料量与自然消耗率的乘积：3191.490.1=3.19吨扫地料为输入的物料量与扫地料消耗率的乘积：3191.490.4=12.77吨下脚料为输入的物料量与下脚料消耗率的乘积：3191.490.55=175.53吨下脚料回收量为下脚料乘以百分之九十五：175.5395=166.75吨回收料占粒料总量的百分之五：3191.495=159.57吨“中国知网”大学生论文检测系统- 8 -根据上述计算，可以列出挤出工段物料平衡表：表4.2 挤出成型阶段物料平衡表工序输入的总物料量自然消耗量扫地料下脚料制品量物料量 3191.49 3.19 12.77 175.53 3000单位吨吨吨吨吨造粒阶段物料损耗如表4.3表4.3 造粒阶段物料损耗率工序损耗率单位筛选运输 0.5 高速混合 0.1 冷却混合 0.1 挤出造粒 0.5 粒料风送 0.2 挤出造粒阶段实际的出料量为3191.49-159.57=3031.92吨根据表4.3可知，进入挤出造粒阶段的实际物料为出料量与1减各个挤出造粒阶段的比值：3031.92（1-0.5-0.1-0.1-0.5-0.2）=3074.76吨筛选运输损失的物料量为进入该阶段的物料量与筛选运输损耗率的乘积：3074.760.5=15.37吨。进入下个阶段的物料量为：3074.76-15.37=3059.39吨高速混合损失的物料量为进入该阶段的物料量与高速混合损耗率的乘积：3074.760.1=3.07吨进入下个阶段的物料量为：3059.39-3.07=3056.33吨冷却混合损失的物料量为进入该阶段的物料量与冷却混合损耗率的乘积：3074.760.1=3.07吨进入下个阶段的物料量为：3056.33-15.37=3053.27吨挤出造粒机损失的物料量为进入该阶段的物料量与造粒损耗率的乘积：3074.760.5=15.37吨进入下个阶段的物料量为：3053.27-15.37=3037.90吨粒料风送损失的物料量为进入该阶段的物料量与粒料风送损耗率的乘积：3074.760.2=6.14吨进入下个阶段的物料量为：3037.90-6.14=3031.76吨根据上述计算，可以得出造粒各个阶段物料平衡表4.4：表4.4 造粒阶段物料平衡表造粒各个阶段初始物料损失合计单位筛选输送 3074.76 15.37 3059.39 吨冷混机 3059.39 3.07 3059.33 吨高混机 3056.33 3.07 3053.27 吨挤出造粒 3053.27 15.37 3037.90 吨风送 3038.00 6.14 3031.76 吨半成品 3031.92 42.84 3191.49 吨粉料中配方各组分物料消耗量：（1）百分率：配方中某原料分数与配方总份数的比值100（2）年消耗量：粉料每年需求量与组分占整个粉料量百分比的乘积。（3）日消耗量：粉料年消耗量与实际开车天数的比值。（4）每小时消耗量：粉料年消耗量与实际开车时间的比值。原材料需求量如表4.5：表4.5 原材料需求量原料名称配方份数百分率（） 消耗量/年(吨) 消耗量/日（吨） 消耗量/小时（kg）PVC 100 70.77 2176.18 7.64 318.5柠檬酸酯 30 21.23 652.82 2.29 95.5环氧大豆油 10 7.08 217.71 0.76 31.9甲基硫醇锡 0.20.14 4.31 0.015 0.6硬脂酸 0.5 0.35 10.76 0.038 1.57硬脂酸钙 0.4 0.25 8.61 0.03 1.26石蜡 0.2 0.14 4.31 0.015 0.63“中国知网”大学生论文检测系统- 9 -6. 第五章设备选型总字数：6605相似文献列表 文字复制比：0%(0) 疑似剽窃观点：(0)原文内容第五章设备选型5.1挤出机的选取选择挤出机时应注意与挤出管材的尺寸相匹配，挤出机螺杆直径的大小需要根据管材直径大小来选择；螺杆的结构应根据原料的性质来选择。表5.1 挤出机螺杆直径与所需管材尺寸以及牵引速度的关系螺杆直径(mm) 管材外径尺寸（mm） 牵引速度45 1063 0.42.065 4090 0.31.590 63125 0.31.5120 100180 0.21.0150 125250 0.21.0200 200400 0.21.0本设计为了设计公称外径为40mmPVC灌溉输水软管，选择挤出机螺杆直径为65mm的挤出机。经过考虑，我选择SJ-65型单螺杆挤出机。挤出机参数如表5.2：表5.2 挤出机参数名称参数型号 SJ65种类产品用途管材挤出机管材成型螺杆数单螺杆螺杆直径 65mm生产能力 150（Kg/h）电动机功率 35（kw）外形尺寸 1500*900*1200（mm）价格约9万元SJ-65型挤出机的生产能力为150（Kg/h）则根据公式： 进入设备的进料量/（生产能力工作时间）可以计算出挤出机所需要的台数：（3053.27*1000）/（150*6832）=2.98=3台考虑特殊状况，最后决定用4台挤出机。SJ-65型挤出机辅机主要参数如表5.3：表5.3 挤出机辅机主要参数辅机名称尺寸(mm) 功率（kw）定型装置 32007201500 2牵引装置 19508201800 3.5卷曲装置 285010751800 2.35.2挤出造粒机的选取进入挤出造粒工段的物料量：3053.27t/年6832h=446.9kg/h根据计算出的挤出造粒工段的物料量，本设计经过考虑从选取生产能力在400-600kg/h的TE-75B型挤出造粒机，选取造粒机生产能力为550kg/h，则可计算：（3053.271000）/（5006832）=0.89台故本设计用1台TE-75B型挤出造粒机。TE-75B型挤出造粒机的主要技术参数如表5.4：表5.4 挤出造粒机参数型号TE-75B型螺杆直径(mm) 71电机功率(kw) 100-140生产能力（kg/h） 500-600外形尺寸(m) 3.4*1.5*3总重量（kg） 3000“中国知网”大学生论文检测系统- 10 -价格（万元） 15292103143255.3高混机的选取经过考虑本设计选用SRL-Z300型高速混合机。主要参数如表5.5。表5.5高混机参数技术参数 SRL-Z300工作容量 225L搅拌重量 150kg/次搅拌桨转速 475 rp/m外形尺寸 458024402570mm主机重量 4200kg价格 20000元已知聚氯乙烯密度为0.45kg/L。根据表5.4可知SRL-Z300型高混机的有效容积为225L，根据公式此高速混合机每次可以处理粉料量为2250.45=101.25kg，假设设备的利用系数为0.85，则通过公式实际每锅可装粉料量：0.85*101.25=86.06kg，设每10分钟上料一次，则每小时上料次数为6次则通过公式每小时上料量为86.066=516.37kg。故需要SRL-Z300型高速混机台数为：（3056.33*1000）/（516.37*6832）=0.8台=1台故本设计选用1台SRL-Z300型高速混合机。5.4 冷却混合机的选取冷混机的确定要根据每次进入冷混机的物料量计算，最好与高速混合机配套，有效容积一般至少为高速混合机的1.5倍。故本设计选用SRL-Z600型塑料冷却混合机，主要参数如表5.6：表5.6 冷混机参数型号 SHR-Z600电机功率（kw） 50 50总容量（L） 600工作容积(L) 390搅拌桨转速(rp/m) 950冷却形式水冷卸料方式气动参考价格（万元） 2通过表格可以计算需要冷混机的台数：706755662305（3059.39*1000）/(390*0.45*0.85*6*6832)=0.5台，故选用1台SRL-Z600型塑料冷却混合机即可满足要求。5.5破碎机的选取为了更好的节约成本，回收次品本设计选用GSG-300型破碎机，本设计需要处理：（159.571000）/6902=23.36kg/h破碎机参数如表5.7:表5.7 破碎机参数主要参数 GSG-300转子刀具数 32固定刀具数 32转子直径 300mm转子工作宽度 300mm驱动功率 11kw粉碎能力 100-120kg/hr外形尺高 1000*1350*2000mm价格 1.2万元则需要一台GSG-300型破碎机。7829552609855.6自动配料秤的选取实际生产中要向PVC树脂中加入多种助剂，为了准确的称量，避免不必要的错误，需要选取自动配料秤。高混机每次物料处理量为150kg，则每次各组分处理的物料量如下：聚氯乙烯： 1500.707=106.05kg柠檬酸酯: 1500.212=31.8kg“中国知网”大学生论文检测系统- 11 -环氧大豆油: 1500.071=10.65kg甲基硫醇锡: 150O.OO14=0.21kg硬脂酸： 1500.0035=0.525kg硬脂酸钙： 1500.0025=0.375kg石蜡： 1500.0014=0.21kg根据计算，本设计选用LCS200P型电子秤来称取PVC粉料，因为助剂所需用量少。故本设计选用BT-457B1型电子秤来称取助剂。两种电子秤的主要参数如表5.8、5.9所示。表5.8 电子配料秤参数型号单位 LCS200P最大称量 kg 200分度值 kg 0.05精度 - 400分之1外形尺寸 mm 308011001900价格万 2表5.9 电子配料秤参数型号单位 BT-457B1称量范围 g0.01-1000分度值 g 0.01精度 - 400分之1外形尺寸 mm 126011751640价格元 4005.7货梯的选取为了方便货物的搬运，本设计选用鲁凌牌的LL-026型货梯，货梯参数如表5.10：表5.10 货梯参数型号 LL-026整机重量 1000kg额定载荷 1000kg最低高度 200mm电动功率 1.1KW电源电压 380/220台面尺寸 2000mm2000mm（可定制）价格 1.5万元6673853638555.8 除尘器的选取为了高效的将粉尘从严其中分离，考虑到效率、耗能、净化等，综合考虑。本设计选用MC-8000型除尘器。主要参数如表5.11：表5.11除尘器参数型号 MC-8000风量处理 8000（m3/h）净化率 99.95过滤面积 40m2功率 11KW尺寸 120012302100mm价格 1.3万元9912352349505.10 上料器的选取为了提高劳动效率，故本设计选用FSD的螺旋上料机。主要参数如表5.12：表5.12 上料机参数型号 FSD电动机功率 3kw外形尺寸 900*800mm（可定制）“中国知网”大学生论文检测系统- 12 -重量 150kg输送能力 350kg/h价格 0.4万元5.11仓壁振动器的选取为了适应所选储罐，我选择型号为CZ1000的仓壁振动器。主要参数如表5.13：表5.13 仓壁振动器主要参数型号 CZ1000额定输送能力 1000（kg/h）重量 120（kg）功率 0.2（kw）外形尺寸 520*295*380(mm)振动力 1000(kg)价格 0.26万元4673602070105.12 振动筛的选取我们需要一个振动筛来筛除PVC粉料中的杂质，经过考虑本设计选用SZF-535型振动器，主要参数如表5.14：表5.14 振动筛参数型号 SJD-535功率 2kw物料运行轨迹直线外形尺寸(mm) 2000*3500*1920mm筛网材料金属丝编织网价格 1.5元4768852743205.13缝包机的选取本设计为软管，故选用GK/DS系列的缝包机。主要参数如表5.15：表5.15 缝包机参数型号 GK/DS外形尺寸 250*250*300mm生产能力 100次/分功率 0.37kw重量 6kg使用行业化工、机械等价格 0.1万元5.14罗茨鼓风机的选取1管的选定9（1）确定生产率：根据公式：G=(KaKb)（Gd/T）式中：Ka-物料发送不均匀数。一般取1.15。Kb-考虑远景发展细数。本设计取1.1。Gd-PVC每日消耗量。根据物料平衡取7.64t。T-每日工作时数。每日上料数乘以每次上料时间：615=90分钟=1.5小时。故生产率G=（1.151.1）（7.64/1.5）=6.443t/h（2）风机输送的风量的确定：根据公式： Q计=Gs/（Rs*0）式中：Q计风量；GS-生产率；RS输送系数，RS取值为110，本设计RS取2；020空气密度=1.21g/cm；故Q计=（6.4431000）/（21.21）=2662.42m/h(3)气体速度u的确定：根据公式： u=(Rs)1/2“中国知网”大学生论文检测系统- 13 -式中：-气体颗粒流动系数。一般取值在10-16之间。本设计取值为13；故u=13（2）1/2=18.38m/s(4)管公称直径的确定：根据公式：D=4Q计/（3600*u）1/2将以上数据带入公式中D=(42662.42)/(360018.38)1/2=226.4mm经查阅资料本设计选取2457的无缝钢管。管内径为：d=245-27=245-14=231mm(5)管内实际风速根据公式：u实=（4Q计）/（d2）将上述数值带入则u实=（42662.42）/(3.140.23123600)=17.66m/s经过查阅资料，实际风速要大于10m/s且小于25m/s，故u实=17.66可以。2压力损失（1）空气压力损失计算已知公式：式中：0为温度为20时空气的密度：1.21kg/m3 ；为空气粘度：1.1810-5Pas，；故Re=0.23117.661.21/（1.1810-5）=4.18105/ d1=0.15/231=0.0008式中：为管材的相对摩擦度范围为0.10.2mm，本设计取0.2mm根据查阅资料查得=0.021根据公式：式中：L为送风机到加料器的运输道路的距离，本设计L取2m；d1为输送道路内径，本设计d取0.2315m；a为环境空气压，本设计a取1.1645kg/m；U实为输送道路内真正风的速度，本设计U实取17.665 m/s将上述数值带入：P1= 0.021（2/ 0.231）1.16417.662/(29.8)=3.37Pa；(2)加速的压力损失的确定根据公式：P2 =（C+Rs）aU实2/2g式中： C旋转加料系数，C=8；Rs输送系数，Rs=2将上述数值带入则P2 =（8+2）1.16417.662/(29.8)=185.21Pa（3）稳定输送的压力损失的确定根据公式水平 =（30/ U实）0.5+0.2Rs将上述数值带入则水平=（30/17.66）0.5+0.22 =1.7根据公式垂直 =250/ U实1.5+0.15Rs将上述数值带入则垂直=250/(17.66)1.5+0.152=3.67本设计L水平取值为10m，L垂直为20ma管道水平部分的相关计算已知公式：Pa水平=（L水平/ d1）（aU实2/2g）将上述数值带入则：Pa水平=0.021（10/ 0.231）1.16417.662/(29.8)=16.84PaP3水平=水平P水平=1.716.84=28.628Pab管道垂直部分的相关计算已知公式：将上述数值带入则Pa垂直 =0.021（20/ 0.231）1.16417.662/（29.8）=33.68PaP3垂直=垂直P垂直=3.6733.68=123.61Pac弯管部分的计算查阅资料可知90的管道中弯头/D=4时，摩擦阻力系数=0.75，由于管道中弯头数量为2，则：根据公式：将上述数值带入则P3弯 =20.7521.16417.662/(29.8)=55.56Pa稳定输送时的压力为a、b、c的计算结果加和，则：P3 =P3水平+P3垂直+P3弯=28.628+123.61+55.56=207.8 Pa（4）旋风分离器压力损失的确定根据公式P旋 =旋U2/2g式中：旋旋风分离器中的阻力系数。本设计取10。将上述数值带入则P旋=101.16417.662/(29.8)=185.22Pa（5）总压力的确定是将空气段压力损失、加速的压力损失、稳定输送的压力损失、旋风分离器压力损失四个部分加和在一起。则P总 =P1+P2+P3+P旋=15.58+185.21+207.8+185.22=581.64Pa3罗茨鼓风机的选择鼓风机的输送会因为外部环境而改变，因此在设计时我们加上总量的7%根据公式P鼓风机 =P总（1+7%）将上述数值带入则P鼓风机=581.64*（1+7%）=622.35Pa根据公式P始 =P0+P3+P旋式中P0-标准大气压101.325kPa将上述数值带入则P始=101325/9.8+207.8+185.22=10732.31Pa根据公式始=P始/ P0将上述数值带入始=10732.31/(101325/9.8) 1.164=1.21根据已知公式将数值带入上述公式Q风=2662.421.131.164/1.21=2894.16m3/h根据公式Q鼓 =始Q风/将上述数值带入则Q鼓 =1.212894.16/1.164=3008.53m3/h= 50.14m3/min根据Q鼓的数值本设计选择型号为SR-200H的鼓风机，主要参数如表5.16：表5.16 鼓风机参数型号 SR-200H电压 380V材质铁壳风机性能低噪音风机重量 1740kg功率 75kw风量 60 m3/min价格 2万元5.15 旋风分离器的选取522605316230根据前面已经计算出来的风速，经过考虑，本设计选用XD-2-0.5型号的旋风分离器。具体参数如表5.17:11817351935480表5.17 旋风分离器参数型号 XD-2-0.5效率 95阻力损失 1（Pa）使用温度范围处理风量 0-400（）25（m3/min）价格 0.5万元5.16 运输车的选取本设计选取KPJ型运输车，具体参数如表5.18：表5.18 运输车参数型号 KPJ载重 2000kg自重 400kg车体尺寸 1000mm1000mm价格 0.9万元676910373380第六章挤出管材机头的设计6.1 概述塑料管材大量取代金属管材用做上下水管、燃气管、输水灌溉农用管和化工用管。挤管模属于环隙口模。普通挤管模包括挤塑机头和定径套两大部分。管机头按管材挤出方向与挤塑机轴线之间的关系分为直管机头、直角机头、斜角机头和旁侧式机头几种形式。定径套分为压缩空气定径套和真空定径套两大类。106.2 挤出机头的设计原则（1）内腔呈流线型（2）正确的截面形状和尺寸（3）足够的压缩比（4）合理的选择材料6.3 挤管机头形式的确定由于本设计挤出公称外径为40mm的软管，不属于外径大的管材。故本设计选择直通式机头。直通式机头又称直管式或平式机头。此种结构的挤管机头，适用于加工RPVC、SPVC、PA、PC、PE和PP等塑料管材。6.4 工艺参数的确定设计挤出机机头时，要根据已有数据如：型号、制品的形状尺寸、制品的工艺要求等。机头主要的设计任务是口模设计、芯棒设计、分流器设计以及分流器支架的设计。6.4.1 口模相关尺寸的确定（1）口模内径D“中国知网”大学生论文检测系统- 16 -管材在离开口模后会因为压力骤然的下降，使管材的体积膨胀，会令管材外径增加。所以口模的内径尺寸与管材的外径尺寸不能相同。塑料本身的性质、口模的温度以及定径套结构很大程度上影响了管材的膨胀和收缩。根据已知公式：公式中 d为管材的外径；k为补偿系数，取值范围在0.95-1.05之间。本设计取值为1。将上述数值带入，则D=40/1=40mm（2）定型段长度L1定性段为口模和芯模中的平直部分长度。已知公式考虑到塑料的性质，一般软管取大值，硬管取小值。本设计取2。将上述数值带入，则L1=240=80mm6.4.2芯棒相关尺寸的确定芯棒主要设计其芯棒外径、压缩段长度以及压缩角的尺寸。(1) 芯棒的外径芯棒设计与口模设计面临同样的问题，即管材脱离时因为外界环境的变化发生收缩和膨胀。所以与口模一致，芯棒的尺寸与管材的尺寸应不相同。根据经验，得出公式：式中： d为芯棒的外径（mm）；D为口模的内径（mm）；e为口模与芯棒的单边间隙（mm），e为（0.830.94）t，本设计取值0.9；t为材料壁厚(mm)。将上述数值带入，则d=40-20.95=31mm(2) 定型段、压缩段和收缩角的相关尺寸为了让配方中个各组分融合顺利，考虑到塑料在通过分流器支架后会发生不同程度的收缩，所以压缩段L2与口模部分锥形面构成塑料压缩区域，能够使完全消除进入到定型区域之前的熔体痕迹。a.因为在口模内部，所以芯棒定型段的长度应等于过稍微大于定性段长度L1。b.L2应根据经验公式运算：根据公式式中：L2为芯棒的压缩段长度（mm）；D0为塑料熔体在过滤板出口处的流道直径（mm）。将上述数值带入，L2=1.765=110.5mmc.芯模收缩角：塑料本身的粘度会影响收缩角的尺寸，应遵循以下规律：低粘度塑料应该在45-60的范围内取值；高粘度塑料应该在30-50的范围内取值。本设计属水灌溉软管为高粘度塑料，故取值为30。6.4.3分流器与分流器支架相关尺寸的确定为了塑料塑化顺利进行，应使其均匀受热。所以要使塑料通过分流器使料层变的更薄。（1） 分流锥扩张角的确定根据经验分流锥扩张角应在以下数据中取值：如果为低粘度塑料应在30-80的范围内取值；反之，高粘度塑料应在30-60的范围内取值。收缩角应该要小于扩张角，当扩张角的角度过大时会导致熔体因为物料流动时收到的阻力变大而过热，直至分解；反之，当扩张角的角度过小时会导致机头体积因为其中塑料熔体加热过于均匀而增大。所以由于前面选择30的收缩角，故本设计扩张角选择的值为50。（2）分流锥长度L3的确定根据公式L3=（1-1.5）D0式中D0-一头于过滤版相连处的流道直径（mm）。一般取值为90135mm，本设计选取100mm。将上述数值带入，则L3=1100=100mm（3）分流锥尖角处的圆弧半径R的确定根据公式R=（0.5-2）mm经过考虑本设计R的取值为1。考虑到为了避免熔体发生滞留，所以R的数值不易过大。（4）分流器表面粗糙度Ra的确定Ra应该在0.20.4m的范围内取值，本设计Ra的取值为0.2。（5）栅板与分流锥顶间隔L4的确定根据公式L4=（10-20）mm本设计选取L4=15mm。（6）分流器支架中加强筋数目分流器及芯棒通过分流器支架支撑，一般情况下小型机头的加强筋为3根，中型机头的加强筋为4根，大型机头的加强筋为6-8根。本设计为中型，故选则4根加强筋。6.4.4定径套长度和内径的确定为了使管材的表面粗造度降低、获得标准的尺寸和形状，必须由定径套及时的将刚刚离开口模并保持着相当高温度的管材冷却下来，避免因为承受不了自身的重量而发生变形。管材通过定径套初步冷却后会进入准备好的水槽中继续冷却。软管的尺寸精度要比硬管低。本设计使用内压法外定径的方法，将压缩空气预热通入管材中预热，保持管材内的压力为（0.01-0.1MPa）的范围内。当材料为PVC时，定径套的内径为（1.0-1.02）DS；定径套的长度为10DS。式中DS为管材直径。当DS=40mm时，定径套长度L510DS,定径套的内径d（0.8-1.2）DS将上述数值带入，则L5