年生产8000吨聚丙烯上水管挤出工艺设计

洛阳理工学院毕业设计 论文 I 年生产 8000 吨聚丙烯上水管挤出工艺设计 摘 要 文章介绍了聚丙烯的性能和聚丙烯管材的发展状况 特点 性能 分类 以 及 PP R 管材的用途 特点 性能 施工等 并结合聚丙烯管材的发展状况 特 点和性能 以及 PP R 管材的用途及性能要求等 做出了对 PP R 管材挤出成型工 艺的设计 同时也对生产规模效益等做出了一定的核算 其中工艺设计包括了对 PP R 管材的原料配方制定和品质检验 加工设备的选用 设备安装及保养处理 工艺参数的制定 加工生产步骤与流程 产品品质检验 以及常见事故的处理等 结果表明 合适的加工工艺条件 成型设备以及有效的管理执行 能够保证 PP R 管的品质质量及年产量 但是在短时间内不会取得很大的经济效益 否则 就必须扩大生产规模或减少厂区及设备投资 采取局部加工生产模式 充分有效 地利用外部资源 关键词 聚丙烯 PP R 管材成型 工艺设计 设备 经济概算 洛阳理工学院毕业设计 论文 II design of 8000 tons year Polypropylene under water tube by exrution process ABSTRACT This paper introduces the performance of polypropylene and polypropylene pipe development features performance classification and the use of PP R pipe features performance and construction combined with the development of polypropylene pipes characteristics and performance and the use of PP R pipe and performance requirements made of PP R pipe extrusion process of design but also on the effectiveness of the production scale to make a certain amount of accounting Process design which includes a PP R pipe formulation development and quality testing of raw materials processing equipment selection equipment installation and maintenance treatment the development of process parameters processing steps and processes product quality inspection and the handling of common accidents The results show that the appropriate processing conditions molding equipment and implementation of effective management to ensure the quality of PP R pipe quality and output but not in a short time made great economic benefits Otherwise we must expand the scale of production or reduce investment in plant and equipment and take local processing mode the full and effective use of external resources KEY WORDS Polypropylene PP R Tube Forming Process Design Equipment Economic estimates 洛阳理工学院毕业设计 论文 III 目 录 前 言 1 第 1 章 聚丙烯及其管材 2 1 1 概述 2 1 2 聚丙烯的性能 2 1 4 PP R 管材 4 1 4 1 PP R 管材的特点 4 1 4 2 PP R 管主要用途 4 1 4 3 PP R 管的选用标准 5 1 4 4 PP R 管在安装施工及应用 5 第 2 章 PP R 管的原料配方及品质检验 7 2 1 原料及性能 7 2 2 原料的配方 8 2 2 1 配方 8 2 2 2 配方设计说明 8 2 3 原料性能品质检验 8 第 3 章 工艺计算及设备的选择与安装 10 3 1 物料的衡算 10 3 2 1 物料衡算的意义 10 3 2 2 物料衡算方法 10 3 2 3 物料衡算的计算 11 3 2 热量衡算 12 3 2 2 热量衡算的计算 12 3 3 生产设备的选择 13 3 3 1 设备的选择原则 13 3 3 2 设备的选择目的 13 3 3 3 挤出机的选择 14 3 3 4 辅机的选择 15 3 4 安装和调整 18 洛阳理工学院毕业设计 论文 IV 第 4 章 单螺杆挤出机生产 PP R 工艺 20 4 1 工作原理 20 4 1 1 结构概述 20 4 2 生产工艺流程 20 4 2 1 管材生产工艺流程 20 4 3 管材挤出参数 20 4 4 首次开机准备工作 21 4 5 生产操作步骤 22 4 6 产品品质检验 23 4 6 1 生产过程检验 23 4 6 2 入库检验 24 4 6 3 出货检验 24 4 7 生产操作注意事项 24 第 5 章 设备的运转与保养 26 5 1 设备的吊装运转注意事项 26 5 2 设备的保养 26 第 6 章 常见事故及处理 28 6 1 管材质量问题及处理办法 28 6 1 1 表面粗糙 28 6 1 2 外表面出现沟痕 28 6 1 3 内表面出现沟痕 28 6 1 4 管材表面出现光圈 28 6 1 5 无真空 29 6 1 6 管材外圆尺寸偏大或偏小 29 6 1 7 管材椭圆度较大 29 6 1 8 管材壁厚不均匀 30 6 1 9 管材切割长度过长或过短 30 6 1 10 色线太宽 30 6 1 11 色线时有时无或没有 30 6 1 12 管材表面条纹 30 洛阳理工学院毕业设计 论文 V 6 1 13 管壁凹凸不平 31 6 1 14 管子弯曲 31 6 1 15 表面有气泡 31 6 1 16 管子中间有一段壁厚薄 31 6 1 17 壁厚时而厚时儿薄 31 6 1 18 管材切口面有杂料 31 6 2 操作系统故障处理 32 第 7 章 生产经济概算 33 7 1 编制经济概算 33 7 1 1 编制概算的意义 33 7 1 2 编制原则 33 7 1 3 编制和修正 33 结 论 37 谢 辞 38 参考文献 39 外文资料翻译 40 洛阳理工学院毕业设计 论文 1 前 言 80 年代以前 我国的住宅及公共建筑的上水管基本上是镀锌钢管 由于受材 质自身的局限 镀锌钢管存在使用寿命短 易造成水质二次污染等缺点 为了保 障人们日常饮用水的质量 我国部分地区 如上海 浙江 河北 江苏等省市已 先后提出淘汰镀锌钢管 用高质量的塑料管代替 目前 在我国已相续开发了 PVC 管 PE 管 铝塑复合管 玻璃钢管 钢塑复合管和聚丙烯管等一批塑炼管 材 并取得了一定的市场占有率 特别是其中聚丙烯塑料管以聚丙烯树脂为主要原料 采用单螺杆挤出机挤塑 成型 这种管材在各种塑料管中具有体最轻 无毒 耐酸 耐化学物质腐蚀 韧 性和耐热性好的特点 其耐环境应力开裂性能比聚乙烯管好 可在不大于 110 低负荷条件下长时间应用 聚丙烯管材中的 PP R 管是欧洲 90 年代开发的 以 新型无规聚丙烯为原料 经挤出成型制作的塑料管材 由于其优越的性能 正日 益受到人们的青睐 洛阳理工学院毕业设计 论文 2 第 1 章 聚丙烯及其管材 1 1 概述 聚丙烯塑料管主要应用于给水 排水 农田灌溉及各种化工液体和气体的输 送管道 而聚丙烯上水管是指人们日常生活中使用的食用水管 除了有一般聚丙烯水 管的性之外 还要求无毒 卫生 1 2 聚丙烯的性能 聚丙烯分子结构为典型的主体规整结构 为结晶聚合物 分子量为 10 50 万 比重 0 90 0 91g cm2 成型收缩率 1 0 2 5 成型温度 160 220 其特点强度 大 硬度和耐热性均优于低压聚乙烯 可在 100 左右使用 具有良好的电性能 和高频绝缘性 不受潮湿的影响 但低温时变脆 不耐磨 易老化 适用于制作 一般机械零件 耐腐蚀零件和绝缘零件 1 物理性能 聚丙烯为无毒 无臭 无味的乳白色高结晶聚合物 密度只有 0 90 0 91g cm2 是目前所有塑料中最轻的品种之一 它对水特别稳定 在水中 24h 的吸水率仅为 0 01 分子量在 8 15 万之间 成型性好 且制品表面光泽好 易于着色 但因收缩率大 壁厚制品易凹陷 2 力学性能 聚丙烯的结晶度高 结构规整 因而具有优良的力学性能 其 强度 硬度 弹性都比 HDPE 高 但在低温下和室温下 由于本身的分子规整度 高 所以 冲击强度较差 分子量增加的时候 冲击强度也增加 但成型加工性 能变差 聚丙烯最突出的性能就是抗弯曲疲劳性好 3 热性能 聚丙烯具有良好的耐热性熔点在 164 170 制品能在 100 以上 温度进行消毒灭菌 在不受外力的情况下 150 也不会变形 脆化温度为 35 再低于这个温度下会明显脆化 耐寒性不如聚乙烯 4 化学稳定性 聚丙烯的化学稳定性好 除能被浓硫酸和浓硝酸腐蚀外 对 其他化学试剂都比较稳定 单分子量低的脂肪烃 芳香烃和氯化烃等能使 PP 软 化和溶胀 同时它的化学稳定性随着结晶度的增加还有所提高 所以 聚丙烯适 合制作各种化工管道的配件 防腐效果良好 洛阳理工学院毕业设计 论文 3 5 电性能 聚丙烯的高频绝缘性能良好 由于它几乎不吸水 故绝缘性能不 受潮湿的影响 它有较高的介电系数 且随温度的上升而增大 可以用来制作受 热的电绝缘制品 它的击穿电压也很高 适合用作电器配件等 抗电压 耐电弧 性好 但静电度高 与铜接触易老化 6 耐候性 聚丙烯对紫外线很敏感 加入氧化锌 硫化丙酸二月桂酯 碳黑 或类似的乳白镇料等可以改善耐老化性能 1 3 聚丙烯管的分类 聚丙烯管分为均聚聚丙烯管 PP H 嵌段共聚聚丙烯管 PP B 无规共 聚聚丙烯管 PP R 3 种 PP H PP B PP R 刚度依次递减 而冲击强度则依 次增加 其中由于三型聚丙烯管具有节能 耐腐蚀 不结垢 卫生 无毒 耐热 耐 压 使用寿命长 质轻高强 流体阻力小等优点 是替代镀锌钢管的新一代产品 另外从原料生产工艺 国内现状 施工方法 项目投资估算及市场分析也有很 大的前景 1 什么是三型聚丙烯管 三型聚丙烯管化学代号 PP R 采用无规共聚聚丙 烯经挤出成为管材 注塑成为管件 是欧洲 90 年代初开发应用的新型塑料管道 产品 PP R 是 80 年代末 采用气相共聚工艺使 5 左右 PE 在 PP 的分子链中随 机地均匀聚合 无规共聚 而成为新一代管道材料 它具有较好的抗冲击性能和长 期蠕变性能 2 PP R 与 PP C 有什么关系 前一时期 国内市场上出现 PP C 管材 管件 其安装方法与 PP R 一致 不少人搞不清楚 PP R 与 PP C 有什么差别 造成不少 误解和混乱 国际标准中 聚丙烯冷热水管分 PP H PP B PP R 三种 没有 PP C 市场上的 PP C 管实际上是 PP B 管 其原料是嵌段共聚聚丙烯类管材专用 料 PP B 管是冷热水管的一种 价格比较便宜 其耐热 耐压性能与 PP R 的差 距很大 例如 使用条件分 2 级 使用条件 1 表示压力 例如设计压力 0 6MPa 外径为 25mm 管材 PP R 管的壁厚为 3 5mm PP B PP C 管的壁厚则要 5 1mm 设计压力 0 8MPa 外径 25mm PP R 管壁厚 4 2mm 而 PP B PP C 就无法用了 因为要求的壁厚太厚了 市场上的管材 结构尺寸与 PP R 一致的 PP C 管 其使 用条件 PP R 低得多 不能混同 PP R 管使用 更不能在确定使用条件后 以 PP 洛阳理工学院毕业设计 论文 4 C 管替代 PP R 管 使用条件 2 表示设计温度 70 供热水用 1 4 PP R 管材 1 4 1 PP R 管材的特点 PP R 管除了具有一般塑料管重量轻 耐腐蚀 不结垢 使用寿命长等特点外 还具有以下主要特点 1 无毒 卫生 PP R 的原料分子只有碳 氢元素 没有有害有毒的元素存 在 卫生可靠 不仅用于冷热水管道 还可用于纯净饮用水系统 2 保温节能 PP R 管导热系数为 0 21w mk 仅为钢管的 1 200 3 较好的耐热性 PP R 管的维卡软化点 131 5 最高工作温度可达 95 可满足建筑给排水规范中热水系统的使用要求 4 使用寿命长 PP R 管在工作温度 70 工作压力 P N 1 OMPa 条件下 使用寿命可达 50 年以上 常温下 20 使用寿命可达 100 年以上 5 安装方便 连接可靠 PP R 具有良好的焊接性能 管材 管件可采用热 熔和电熔连接 安装方便 接头可靠 其连接部位的强度大于管材本身的强度 6 物料可回收利用 PP R 废料经清洁 破碎后回收利用于管材 管件生产 回收料用量不超过总量 10 不影响产品质量 7 轻质高强 流体阻力小 PP R 管密度仅为金属管的 1 8 耐压力试验强 度高达 5MPa 且韧性好 耐冲击 由于内壁光滑 不生锈 不结垢 流体阻力 小 1 4 2 PP R 管主要用途 1 建筑物的冷热水系统 包括集中供热系统 2 建筑物内的采暖系统 包括地板 壁板及辐射采暖系统 3 可直接饮用的纯净水供水系统 4 中央 集中 空调系统 5 输送或排放化学介质等工业用管道系统 洛阳理工学院毕业设计 论文 5 1 4 3 PP R 管的选用标准 1 注意管道总体使用系数 C 即安全系数 的确定 一般场合 且长期连续使 温度 70 可选 C 1 25 在重要场合 且长期连续使用温度 70 并有可能 较长时间在更高温度运行 可选 C 1 5 2 用于冷水 40 系统 选用 P N1 0 1 6MPa 管材 管件 用于热水系统 选用 PN2 0MPa 管材 管件 3 在考虑上述三个原则后 管件的 SDR 应不大于管材的 SDR 即管件的壁 厚应不小于同规格管材壁厚 1 4 4 PP R 管在安装施工及应用 1 PP R 管较金属管硬度低 刚性差 在搬运 施工中应加以保护 避免不 适当外力造成机械损伤 在暗敷后要标出管道位置 以免二次装修破坏管道 2 PP R 管 5 以下存在一定低温脆性 冬季施工要当心 切管时要用锋利刀 具缓慢切割 对已安装的管道不能重压 敲击 必要时对易受外力部位复盖保护 物 3 PP R 管长期受紫外线照射易老化降解 安装在户外或阳光直射处必须包 扎深色防护层 4 PP R 管除了与金属管或用水器连接使用带螺纹嵌件或法兰等机械连接方 式外 其余均应采用热熔连接 使管道一体化 无渗漏点 5 PP R 管的线膨胀系数较大 0 15mm m 在明装或非直埋暗敷布管时必 须采取防止管道膨胀变形的技术措施 6 管道安装后在封管 直埋 及复盖装饰层 非直埋暗敷 前必须试压 冷水管 试压压力为系统工作压力的 1 5 倍 但不得小于 10MPa 热水管试验压力为工作 压力的 2 倍 但不得小于 1 5MPa 试压时间与方法技术规程规定 7 PP R 管明敷或非直埋暗敷布管时 必须按规定安装支 吊架 由于 PP R 管的优越性能 因此 可广泛应用于饮用水系统 纯净水系统 冷热水系统 石油 化工中的液体输送 食品工业中的牛奶 饮料 果酱 酒类 等输送及相关工业领域 在热水输送领域 PP R 管已经可以和 PEX 管相媲美 而其加工要比 PEX 管 容易 PP R 管可做得的口径更大 达 110mm 的管子 比 PEX 管和铝塑复合管要 洛阳理工学院毕业设计 论文 6 优越 PEX 管内层的交联聚乙烯含有交联剂 硅烷或过氧化物 而 PP R 管则符 合食品卫生规定 目前 国内 PP R 管主要用于纯净水和热水系统 如上海市的 纯净水系统就使用了相当数量的 PP R 管 洛阳理工学院毕业设计 论文 7 第 2 章 PP R 管的原料配方及品质检验 2 1 原料及性能 本生产主要原料采用 PP R 原料 以下仅对 PP R 原料做详细解释 PP R 管对原料的要求较高 国外原料厂商常有多种颜色的 PP R 供管材厂选 择 如北欧化工公司 Borealis 和奥地利 PCD 公司生产的 PP R 原料有米色 淡 蓝 深蓝 奶白等多种颜色 在德国和意大利 管材生产厂选用不同的颜色来作 为标识 以区别管材的用途 如蓝色用于冷水管 米色 灰色用于热水管 棕红 色的用于地板采暖管等 原料性能指标见表 2 1 表 2 1 PP R 原料的主要性能指标 项 目测试方法结 果 熔体指数 g 10min ISO11330 35 密度 g cm3 ISO R11830 895 着火点 ASTMD1929 68330 软化范围 140 150 弯曲强度 MPa ISO R52721 抗拉强度 MPa ISO R52740 断裂伸长率 ISO R527800 刻痕硬度 MPa ISO203940 弹性模量 MPa ISO178800 剪切弹性模量 MPa 20 ISO537370 抗冲击 kJ m2 常温 ISO179无断裂 冲击强度 kJ m2 常温 ISO17925 线膨胀系数 1 K VDE03041 5 104 导热系数 20 W m K DIN526120 2 2 2 原料的配方 洛阳理工学院毕业设计 论文 8 2 2 1 配方 PP R 管材原料配方如表 2 2 表 2 2 PP R 管材的原料配方 原料种类质量 份 无规共聚聚丙烯 PP R 100 四季戊四醇酯 抗氧化剂 1010 0 5 DLTP 硫代二丙酸二月桂酯 0 5 成核剂 TMB 4 0 2 2 2 2 配方设计说明 PP R 管采用无规共聚聚丙烯专用树脂为主要原料 所用助剂应与专用树脂相 容性好 并能够弥补专用树脂的某些不足 助剂包括抗氧化剂 1010 辅助抗氧化 剂 DLTP 成核剂 TMB 4 其他性能作用如下 氧化剂 1010 白色粉末 熔点 119 122 微毒 不挥发 不污染 耐热性好 此抗氧化剂抗氧化效果好 是常用的抗氧化剂 加入量一般为 0 1 1 常与辅 助抗氧化剂 DLPT 协同使用 可节省主抗氧化剂的用量 加入抗氧化剂可防止原 料在成型过程中与空气中氧气接触而自动氧化降解 DLTP 白色结晶粉末 熔点 38 气味小 挥发不大 微毒 常与 1010 并 用 配合比例为主 辅 3 7 加入量为 0 2 1 5 成核剂 TMB 4 可以提高制品的结晶度 改善制品的冲击性能 抗蠕变等力 学性能 提高使用寿命 2 3 原料性能品质检验 如下表技术参数 对原料进行各项技术参数进行检验检验项目见表 4 1 所示 对于不符合下述要求时 一律判定该原料不合格 表 4 1 原料检验项目 项 目结 果 颜色要满足颜色要求 目视无差别 洛阳理工学院毕业设计 论文 9 杂质含量不能有 B 点 熔体指数 g 10min 0 35 0 01 密度 g cm3 0 895 0 01 着火点 330 5 软化范围 140 150 弯曲强度 Mpa 21 0 01 抗拉强度 Mpa 40 0 01 断裂伸长率 800 1 刻痕硬度 Mpa 40 0 01 弹性模量 Mpa 800 0 5 剪切弹性模量 Mpa 20 370 0 5 抗冲击 kJ m2 常温 无断裂 冲击强度 kJ m2 常温 25 0 2 线膨胀系数 1 K 1 5 10 4 导热系数 20 W m K 0 2 极重要质量项目 卫生性能要按照国家 GB T 18742 2 2002 和 GB T 18742 3 2002 标准进行严格执行 注 极重要质量项目是指直接涉及人体健康 使用安全的指标 重要质量项 目是指产品涉及环保 能效 关键性能或特征值的指标 第 3 章 工艺计算及设备的选择与安装 洛阳理工学院毕业设计 论文 10 3 1 物料的衡算 3 2 1 物料衡算的意义 物料衡算是在已知产品规格和产量的前提下算出所需的原料量 废料量及消 耗量 同时还可拟定出原料的消耗定额 并在此基础上做出能量平衡计算 通过 物料衡算可以算出 1 实际动力消耗量 2 生产过程所需热量及冷量 3 为设备选型 决定规格 台数 或台时产量 提供依据 4 在拟定原料消耗定额的基础上 可进一步计算日消耗量 每小时消耗量 等设备所需的基本数据 3 2 2 物料衡算方法 1 物料衡算类型 1 按计算类型划分 有全流程和单元操作 2 按操作方式划分 有连续操作和间接操作 塑料制品生产过程多采用全流程 连续操作操作形式 2 物料衡算步骤 1 确定无聊的衡算范围 画出物料的衡算示意图 注上与物料有关的数据 物料示意图如下 原料 合格产品 加工设备 废品 各种助剂 损耗量 图 3 1 2 说明计算任务 如 年产量 年工时数等 3 规定计算基准 生产上常用的计算基准有 a 单位时间产品数量或单位时 间内原料投入量 b 加入设备的原料量 间歇操作常采用此基准 洛阳理工学院毕业设计 论文 11 4 已知数据 根据下列公式进行计算 G1 G2 G3 式中 G1 进入设备的物料量总和 G2 离开设备的正品量和次品量总和 G3 加工过程中物料损失总和 5 收集资料 一般包括以下几个方面 a 年生产时间 连续生产 300 350 天 间歇生产 200 250 天 连续生产时 年生产天数较多 一般在 300 天左右其他时间将考虑为车间检 修 意外停机和停机放假等 当间歇生产时 就要减去全年的双休日共计 104 天 所以间歇生产比连续生产少 104 个工作日 本生产为了节约设备 采用连续生产 300 天工作制 总之 确定了每年的有效工作时数后就能正确定出物料衡算的时间基准 算 出每小时的生产任务 进而在以后的计算中选定设备的规格 b 有关定额 合格率 废品率 损耗率 回收率等 在任何一个产品加工过 程中 合格产品都不是百分之百 由于设备 原料以及人为原因都会造成废品的 出现 加工不同的产品出现的废品率也会不同 经电锯研究发现 塑料管材的合 格率为 92 98 自然损耗率为 0 05 0 1 这主要是储存 运输 加工前的 损耗 回收率应根据具体情况考虑 如原料的品种和制品的情况等 一般在 80 90 之间 3 2 3 物料衡算的计算 已知年产量为 8000t 的聚丙烯管材 合格率 自然损耗率 即储存 运输等加 工前的损耗 以及废料回收率分别暂定为 95 0 05 和 90 求年消耗原料量 年进机料量 m1 合格产品量 合格率 8000t 95 8421 06t 因为自然损耗率为 0 05 则进入输送段的料量 m2 m1 1 0 05 8425 27t 即 年进车间料量为 8425 27t 废料量 m3 m1 8000t 8421 06t 8000t 421 06t 回收料量 m4 m3 90 421 06 90 378 95t 考虑回收则每年购买新料数量 m5 m2 m4 8425 27t 378 95t 8046 32t 洛阳理工学院毕业设计 论文 12 则小时车间处理量 m6 年进车间料量 年生产时间 8425 27t 300 24 h 1 17t h 自然损耗量 m7 m2 m1 8425 27t 8421 06t 4 21t 综合表 3 1 详情 合格率95 合格产品8000t 废品率5 废品421 06t 自然损耗率0 05 自然损耗量4 21t 年进车间料量8425 27t小时车间处理量1 17t 年进机料量8421 06t年进新料物料量8046 32t 根据用途和实际生产情况 生产管材的旧料使用量为 4 5 3 2 热量衡算 3 2 2 热量衡算的计算 聚丙烯熔点为 175 185 但由于聚丙烯是结晶高聚物 所以生产熔融温度 比熔点高大致在 195 210 因此 把挤出机口模温度定位 T1 195 已知如下 生产聚丙烯管 年产为 8000t 原料初始温度为 T2 25 挤出机口模温度为 T1 195 CPP h 1 9kj kg k 计算挤出机所需热功率 单位时间内物料所需的热量 忽略机器的散热损失 不考虑机器摩擦剪切生热 即挤出机加热提供热量等 于物料所需的热量 假设此过程无相变 因此可以利用温差法进行计算 PP R 树 脂的质量流量为 qPPR h 每台挤出机每小时处理量 3600s 117kg 3600s 0 0325kg s 则单位质量流量物料需要吸收的热量为 Q qPPR h CPPR h T1 T2 qPPR h CPP h T1 T2 0 0325kg s 1 9kj kg k 195 25 10 4975kj s 10 4975kw 说明 物料所需热量即为挤出机应提供的热量 所以选择设备的加热功率值 必须大于此值 还应将加热损失考虑进去 3 3 生产设备的选择 洛阳理工学院毕业设计 论文 13 3 3 1 设备的选择原则 在物料衡算和热量衡算的基础上进行设备选择计算 以确定车间内设备的类 型 规格及台数 并为经济核算和工艺布置提供条件 由于塑料成型加工方法很 多 设备类型也较多 所以实现同一工艺要求 可选用不同的成型方法和不同的 成型设备 设备的选型和计算要充分考虑到工艺上的要求 尽量选着先进设备 设备选着的原则应从技术 经济和我国的经济情况等方面来考虑 1 技术先进 经济合理 技术先进和经济合理是设备选着的主要原则 体现 在 1 所选用的设备要与设计的生产规模相适应 在允许的条件下 能获得最 大的台时产量 2 设备适用产品的品质要求 确保产品质量 3 提高连续化 大型化程度 提高劳动生产率 降低劳动强度 4 设备结构简单 操作及维修保养方便 2 设备的可靠性 设备中所选设备一定要可靠 特别是主要设备 应坚持生产实践的原则 只 有设备的性能可靠 才能保证建成后一次试车投产成功 3 3 2 设备的选择目的 1 按照产品规格完成年生产任务保证生产质量 2 按照工艺流程购置生产所需设备 3 为进行成本核算提供依据 4 若成套设备有定型设备 则购置成套设备 没有成套设备 则选择主机 后对辅机进行工艺设计 3 3 3 挤出机的选择 根据本生对产品的质量要求 采取单螺杆挤出机成型既满足成型工艺要求 而且单螺杆与双螺杆在同等生产能力的前提下 单螺杆在大概 8 12 万元左右 而 双螺杆大概在 30 40 万元左右 所以 从工艺和生产经济方面考虑 本生产首先 优先考虑选用单螺杆挤出机 已知如下 洛阳理工学院毕业设计 论文 14 年产为 8000t 年生产时间暂定为 300 天 拟定合格率为 95 自然损耗率 为 0 05 废料回收率为 90 则有 1 有前面物料衡算知 每小时进机物料为 1 17t h 2 根据制品外径为 160mm 查阅 螺杆直径与挤出制品尺寸之间的关系 见表 3 2 可选的螺杆直径为 100mm 以上的挤出机 考虑到实际生产问题 本生 产暂定为螺杆直径为 100mm 的挤出机 表 3 2 螺杆直径与挤出制品尺寸之间的关系 单位 mm 螺杆直径30456590100120150 管材直径3 3210 6340 9063 125110 180125 250200 400 再根据生产规模 查阅 橡胶塑料机械 初步定为 SJ 100 25 型单螺杆挤 出机 又因为加热功率为 20kw 10 4975kw 所以可以使用 3 确定最佳生产能力 此型号的生产能力 60 130kg h 最佳生产能力 Q Qmin 2 3 Qmax Qmin 60 2 3 130 60 106 67kg h 4 初定机台数 机台数 车间每小时处理物料量 单机最佳挤出量 1170 106 67 10 97 台 5 实际所需机台数 首先确定车间开机率 开机率主要考虑设备维护情况 开停车及临时性停车 开机率的选择应根据具体的生产情况 设备运转状况及车间管理水平而定 一般 在开机率为 85 95 本生产选择开机率为 95 则实际所需的机台数 10 97 0 95 11 54 台 若选 10 台 1170 10 0 95 123 16 kg h 低于最大生产能力 若选 11 台 1170 11 0 95 111 96kg h 每小时生产量较接近最佳生产能力 但不如选 10 台时 设备的利用率高 所以 综上结果 从经济方面考虑 本生产选用 10 台挤出机进行生产 6 挤出机主要技术参数如表 3 3 表 3 3 挤出机技术参数 型号螺杆外 径 mm 长径比 L D 螺杆转 速 r min 驱动功 率 kw 加热 功率 kw 最大挤 出量 kg h 参考价 格 SJ 100 251002510 50642060 1309 万元 洛阳理工学院毕业设计 论文 15 外形尺寸 5400mm 2000mm 2500mm 3 3 4 辅机的选择 1 自动上料装置 考虑到每台挤出机每小时的挤出量 1170kg 11 台 106 4kg 台 经过查阅 橡 胶塑料机械 本生产所选用 ZJ200 上料机 其自动上料机技术参数如表 3 4 表 3 4 ZJ200 上料机参数 最大静压 Pa 6600 最大风量 m3 min 2 电动机功率 kw 1 1 电动机转速 r min 2800 输送能力 kg h 200 吸气料斗容量 L 10 输送软管直径 mm 40 吸气软管直径 mm 50 参考价格 元 4410 2 混料桶的选择 有前面物料衡算可知 每小时进机物料为 1 17t h 采用一台大容量混料桶统 一来混料 完全可以满足生产要求 经查阅 橡胶塑料机械 相关资料 本生产 采用 GFLJ 3000 混料机 其相关混料桶的相关技术参数如下表 3 5 表 3 5 混料桶的技术参数 型号功率 kw 容量 kg 电 压 v 外形尺寸 cm 转速 r min 净重 kg GFLJ 30007 53000380235 213 3563001250 结构简图如图 3 2 所示 洛阳理工学院毕业设计 论文 16 图 3 2 混料桶结构简图 因为每次混料为 3t 加料包装总时间为 1 小时 混合时间为 0 5 小时 总时 间为 1 5 小时 即混料量可以达到 1 5t h 大于 1 17t h 因此以上选择的混料机满 足生产要求 2 定径冷却切割机组 由于采取分别购买辅助设备给选择带来很大麻烦 同时也会带来一些经济问 题 在者使用套装机组 还会使各机械设备之间的配合较为完善 因此本生产采 用定径冷却切割机组 结合生产需要 经查询 塑料机械设计 相关机械参数本生产选择机组型号 为 SJG F170 参数如表 3 6 表 3 6 机组型号 SJG F170 参数 洛阳理工学院毕业设计 论文 17 辅机规格SJG F170 适合管材外径 mm 30 160 推荐配用挤出机螺杆直径 mm 90 或 100 冷却方式浸浴式循环水冷却 冷却槽长度 mm 3000 牵引管径范围 mm 30 160 牵引线速度 m min 0 1 1 驱动功率 kw 1 1 切割最大厚度 mm 3 15 托架长度 mm 3000 切割方式圆盘锯 切割管径范围 mm 0 170 驱动功率 kw 1 1 辅机中心高 mm 1000 整套辅机长度 mm 10000 整套辅机质量 kg 3200 参考价格 万元 4 8 3 破碎机的选择 由物料衡算知 每年需要回收废料 800t 按每天 8 小时计算 每年工作 300 天 每小时需要破碎 800 300 8 333kg 经过查阅 橡胶塑料机械 因此 本生产 可以选择 SWP 400 破碎机 其破碎能力为 250 400kg h 满足生产需要 其技术规格如表 3 7 表 3 7 SWP 400 破碎机参数 旋转刀直径 mm 400 旋转刀长度 mm 600 旋转刀数量 把 6 固定刀数量 把 3 进料口尺寸 mm 600 200 破碎能力 kg h 250 400 洛阳理工学院毕业设计 论文 18 筛板孔径 mm 10 电动机功率 kw 11 外形尺寸 mm 990 960 1700 质量 kg 1500 参考价格 万元 1 5 3 4 安装和调整 机器到位后 先按照装箱清单检查机器及备件是否齐全 检查运输过程中可 能发生的机器损坏 在安装现场按照生产安装图将各单机依次安装 然后仔细地 调整主机 真空定型喷淋箱 牵引机 切割机及存料台之间的中心高低 左右位 置以及各单机之间的间距 检查外接气路 水路及电气接线是否正确 1 根据机器重量 选择合适的起吊设备 一般用铲车和行吊 2 机器在安装 搬运时 应将钓钩或铲车置于重心平衡 以免发生倾倒 脱落 损坏设备 吊运时要注意安全 谨防碰撞周围人 物 3 保护油漆面 在油漆面上施加保护状况下放置钓钩及铲运 4 设备运转前 最好将减速箱内的润滑油放净 5 模具不允许装在挤出机上同时吊运 6 在机器下部安装八块防震垫铁 用户自备 调整机器水平 并垫实垫 铁 7 安装拆下包装的料斗或干燥机 选配 上料机 选配 主电机风机 罩等零件 8 连接外电源 本机供电为三相四线制 0 380AC 50HZ 电源 用 25 线将 外电源接入总电源空气开关上 如附机部分电源由主机引出则进线为 50 9 连接冷却水 用 15PVC 夹网软管与冷却水套的进出水接头连接 用 20PVC 夹网软管与冷却器进出水接头连接 并检查水循环情况 10 在主机料斗或干燥机 选配 料斗内放置磁力架 用户字备 洛阳理工学院毕业设计 论文 19 第 4 章 单螺杆挤出机生产 PP R 工艺 4 1 工作原理 挤出机螺杆在电机的带动下 通过减速箱传动 顺时针 从机头位置看 旋 转时 从料斗垂直下来的物料将顺着螺杆的螺槽向前移动 在其向前移动的过程 中 受到机筒外部加热圈的加热而使物料熔融 一般经过加料段 熔融段和均化 段后 物料得以充分塑化而形成易成型的熔融流体 再经过挤出模具后形成需要 洛阳理工学院毕业设计 论文 20 的规格尺寸 经过定径套真空定型 喷淋冷却 进入牵引机牵引 并按工艺规定 的制品长度进行切割 再由存料台翻卸存料 4 1 1 结构概述 PP R 生产用单螺杆挤出机 主要有螺杆 机筒 加热冷却部分 冷却水套 传动系统 机头体 过滤板 机架 料斗 电气控制柜等部件组成 4 2 生产工艺流程 PP R 管的生产工艺为挤出成型工艺 首先加料斗内的 PP R 原料靠自重进入 挤出机 在挤出机料筒内经加热挤压混合 充分塑化后从挤出机口模挤出 进入 定型台 定型后的管材经牵引机 通过定长测定 由切割机切断 管材经检验合 格后入库 相应的管件采用注射成型方法生产 4 2 1 管材生产工艺流程 PP R 原料 真空吸送上料 料斗贮存 进料 挤压成型 冷却定型 牵引 切割 检验 入库 4 3 管材挤出参数 1 螺杆转速 0 90r min 2 机筒温度分布 实际测量温度以此为准 见表 4 1 表 4 1 机筒温度分布 分区1 段2 段3 段4 段5 段6 段7 段8 段 温度 175180185190190195200205 口模温度 195 牵引速度 0 20m min PP R 管生产过程中产生的残次品 经破碎后可再次加以利用 这就提高了原 料的利用率 并可降低生产成本 提高经济效益 洛阳理工学院毕业设计 论文 21 4 4 首次开机准备工作 1 认真阅读操作手册 否则不允许进行设备操作 2 按设备平面布置图安放 调整好设备位置 3 按安装图接好水 电 气路 高位水箱管路最好采用 PP R 管连接 4 在机出机减速箱中加入润滑油 a 加油时须过滤 b 润滑油为中级压齿轮油 N150 或其他粘度相似的优质齿轮油 5 在主机料斗或干燥料斗内放置磁力架 6 按所生产管材规格 装好口模 芯模 定经套 密封盘 密封垫等 7 将牵引管放入设备中 注意放置牵引管时 不可强行推入 以免撞坏托 辊架 尤其是大管 8 调整好真空定型机 喷淋箱托辊上下位置 以适应所所生产的管材 9 调整好设备中心高及直线度 10 调整各单机参数 以满足所生产管材要求 11 将手洗干净 禁止脏手操作设备 12 将单机逐个开机试验 检查水 电 气路连接是否正确 机器运转是否 正常 主机在生产厂家均经过试机 内部存有物料 必须升温至工艺温度并达到 保温时间后方可开机 13 将机头加热电源插头一一对应插入位于主机机箱右侧的插座 检查是否 完全插入 14 仔细检查机箱内各种电器元件的接线有无松动 脱落 保险丝与座之间 有无松动脱落等 经检查无误后断开所有空气开关 15 打开冷却水套的进水阀门 确保有冷却水循环 16 打开主电源开关及机筒机头各段加热 冷却对应的空气开关 17 在显示屏上对机筒机头各段温度预设值按工艺要求进行修改 然后在显 示屏上根据提示打开各段温控开关 18 将干燥机和上料机电源开关合上 上料后预热 15 分钟 19 机筒 机头升温至工艺温度后 保温 1 5 小时后才能启动电机 在保温 期内切勿强制启动主电机投料 以免损坏设备 20 保温时间到后 打开喂料挡板 使原料能顺利进入机筒 洛阳理工学院毕业设计 论文 22 21 将主机速度预设值调为 0 按主机启动按钮 此时应检查主电机风机 是否转动 风机装向是否正确 直流电机排风口应向外排风 然后按主机升速 按钮 使主机慢慢升速 观察螺杆转向是否正确 还可以通过面板上显示屏显示 的速度和扭矩观察电机工作情况 将螺杆转速调至工艺要求转速后 挤出机正常 工作 22 停机时 先将主机转速通过显示屏操作降至 0 再按 主机停止 按钮使 主电机停机 然后在显示屏上将机筒机头各段加热按钮开关断开 23 当一次挤出完毕后 应立即清除机头等处的残余塑料 某些塑料也可按 工艺而定 以免妨碍下次生产的顺利进行 4 5 生产操作步骤 1 接通电源 打开主机 设定工艺温度 开启温控 对各段进行升温 开 启加料机 干燥机 2 按所生产管材规格 安装刀切割机夹具 调整好进刀线位等位置 调整 时必须关闭切割机电源 3 按所生产管材规格 装好定径套 定型 喷淋阀兰 密封垫等 4 装入牵引管 调整好托棍位置 5 调整生产线中心位置 如已调好 则不用做此项工作 6 接通水气路 7 真空箱 喷淋箱加水至规定位置 8 预调整定径套水帘 使其出水均匀 沿圆周方向 9 模头温度到设定温度后 更换口模 芯模 如所装口模 芯模符合所生 产管材 不需做此项工作 10 调整口模与芯模间隙 左右间隙调为一致 上下间隙按所生产管材大小 上部间隙略大于下部 按经验数据调整 11 锯割牵引管粘接斜口 12 主机保温时间到后 打开喂料挡板 开启主机转速为 10 转 分左右 13 共挤机保温时间到后 打开喂料挡板 开启共挤机 变频器调整为 20HZ 左右 一般情况下共挤机提前 10 分钟开启 14 检查主机出料情况 塑化是否良好 小管可根据出料偏斜情况调整壁厚 洛阳理工学院毕业设计 论文 23 15 将牵引管进行预热 同时打开真空定型机水泵 真空泵 调整定径套水 量流量计供水 16 将牵引机上履带压下 同时按主机转速设定相应的牵引速度 此时牵引 电机处于关闭状态 17 将挤出管材与牵引管粘接 注意必须将空内堵严 以免漏气吸不起真空 接好后开启牵引电机 18 对管材做记号进行调试 注意壁厚应早调 以免其他调好后 壁厚不均 造成大量废管 19 按管材行进位置依次打开各喷淋箱水泵 20 管子调好后 放下牵引机测长工作轮 打开喷墨打印机 4 6 产品品质检验 4 6 1 生产过程检验 1 尺寸测量 标准 外径 160 0 2mm 壁厚 11 0 1mm 长度 5000 5mm 2 颜色检验 标准 目视无明显差异 4 6 2 入库检验 对不同批次 不同时间生产的管材进行抽样检查以上生产过程检验的各个项 目 4 6 3 出货检验 对出货批次 种类规格 数量等进行检验 4 7 生产操作注意事项 1 不能在主电机运转时开 停机 尤其不能在高转速时开 停机 且停机 时必须将主机转速降至零位后 再按停机按钮 洛阳理工学院毕业设计 论文 24 2 非指定人员及专业操作 维修人员 不得操作设备 3 主机加热保温时间不到 一般情况下 不允许强制启动开机 4 共挤机加热保温时间不到 不允许开启变频器 且每次操作停机时 必 须将变频器降至零位后 再按停机按钮 5 牵引机变频调速器 主机直流调速器 由专业调试人员调好后未经许可 任何人不得对其进行调整 6 除指定操作人员外 未经许可 任何人不得设定 修改 记录工艺参数 7 更换管材生产规格时 口模 芯模应在加热时进行更换 拆下的口模 芯模应立即趁热进行清理后 涂抹防锈油入库 拆卸的螺钉 螺帽 垫片等金属 件应集中放置并远离挤出机料箱及加料口 以防金属物进入主机 8 更换 清理模具时 拆卸的螺钉在组装前必须涂抹二硫化钼高温润滑脂 9 更换模具口模 芯模 定径套时 应轻拿轻放 以防磕碰损伤 10 加 热圈重新安装时 应注意将螺钉压紧 使加热圈紧紧贴在模具上 且注意接 线柱接触良好 11 正常生产时 真空定型机 喷淋箱应将旁通管路关闭 主管路通水 因 旁道管路无过滤器 清洗过滤器时 将主管路关闭 旁道管路打开 过滤器清 洗完毕后 应将主管路打开 旁通管路关闭 12 应定期检查清理水路 过滤器 喷嘴等 以防水路阻塞造成管材质量缺 陷 检查清理时间因各地水质不同而异 13 管材调整未正常之前 请勿将牵引机上的测速轮放下 以免损坏旋转编 码器 14 管材未调整规则前 应注意牵引机的压紧气压的调整 且不允许用切割 机切断 确需要切割时 用手锯切断 待管材规则后 将牵引机压紧气压 根据 管材规格调整适合 使管材在保证平稳牵引的同时 不被压变形 15 更换原料牌号批次时 须重新调整生产工艺 同一工艺有时不适用于不 同批次的原料 16 为生产线提供的电力应满足功率要求 电压波动 10 17 为提高管材生产量和质量 生产线应配置冷冻水供给系统 洛阳理工学院毕业设计 论文 25 18 生产线应使用软化水 水质差的用户应配备水处理设备 否则会影响设 备的正常使用 19 请特别注意操作安全 在开机时 不得触及加热部位 牵引部位 传动 部位 切割部位等有危险及存在危险的部位 以免伤及人身安全 第 5 章 设备的运转与保养 5 1 设备的吊装运转注意事项 1 设备在吊装 搬运时 应将钓钩或铲车铲脚置于重心平衡位置 以免发 生倾倒 脱落 损坏设备 2 保护油漆面 避免在油漆面未加保护状况下放置钓钩及铲运 3 调运时注意安全 谨防碰撞周围人 物 4 模具不允许装在主机上