Исходные данные для расчетов
Исходными данными для расчета является техническая документация на рамный вулканизационный пресс типа 250-600 4Э с параметрами:
1. Размеры нагревательных плит, мм - 600 х 600;
2. Номинальное усилие, кН - 2500;
3. Количество этажей, шт. - 4;
4. Расстояние между плитами, .мм - 160;
5. Обогрев плит - электрический;
6. Диапазон регулирования температуры,0 С - 20 до 250;
7. Точность поддержания температуры плиты,0 С - + 5,0;
8. Длительность вулканизации, мин - 1 30;
9. Давление в гидросистеме, МПа
a) низкое - 5;
b) высокое - 32;
10. Мощность электродвигателя гидроустановки, кВт - 5,5;
11. Мощность электронагревательных плит, кВт - 4;
12. Продолжительность смыкания плит, с - 12;
13. Продолжительность размыкания плит, с - 8;
14. Число подпрессовок - 2;
15. Формуемое изделие резиновая манжета из резиновой смеси 7-51 - 3060(B)-1 (МУП "ВНТК") с размерами , мм:
a) высота-45;
b) внутренний диаметр - 209;
c) наружный диаметр - 240;
16. Размеры заготовки полоса прямоугольного сечения, мм - 16x46x740
Расчет времени вулканизации
Исходные данные: для изготовления V - образной манжеты 45x240x209 мм используется резиновая смесь 7-51-3060(Б)-1. для формования манжеты изготавливают заготовки шприцеванием в виде полосы с сечением 16x46, которую режут на мерные длины 740 мм. Толщина заготовки составляет О = 2h = 16 мм. По данным МУП "ВНТК" измерение кинетики вулканизации на вулкаметре Можанто и определение оптимума вулканизации на стандартных пластинах о = 2 мм при 143 ос составило t = 7 мин. .
Согласно время прогрева пластины из резиновой смеси толщиной 2 мм составляет 10 с. При толщине детали более 2 мм, необходимо учитывать время, необходимое на прогрев заготовки с точностью ее выравнивания в середине ±2 °С.
Температура заготовки до укладки в пресс-форму t = 25 °С;
Температура нагрева заготовки t = 143 °С;
Коэффициент теплопроводности резиновой смеси ?= 0,1 Вт/м °С.
Коэффициент температуропроводности
Коэффициент теплоотдачи резиновой смеси ? =23 Вт/°С.
Полное время вулканизации манжеты равно сумме времени прогрева и времени вулканизации стандартной пластины
Время прогрева заготовки толщиной 2h = 16 мм определяем для нестационарного режима прогрева длинномерной заготовки сечением 16 х 46 мм, согласно с помощью графиков, позволяющих рассчитать температуру во времени на поверхности и в середине (и других точках) сечения заготовки:
В выражениях
где - это критерий Био - безразмерный комплекс, характеризующий соотношение термических сопротивлений теплоотдачи резиновой смеси на поверхности к теплопроводности ее внутри заготовки при прогреве.
Bi = 23*0,008/0,1 = 1,84
F0 - критерий Фурье - безразмерный комплекс, характеризующий изменение температурного поля в заготовке при прогреве во времени.
относительная температура заготовки находится по формуле
Где 0х=(tx=o - относительная и абсолютная температура в центре заготовки.
= (145-143)/(145-25) = 0.017
По графику по рассчитанным значениям и? находим значение критерия F0=3,7.
Зная значение критерия Фурье, рассчитаем время, необходимое для прогрева середины заготовки с точностью выравнивания температуры ± 2 °С
3= 0,0082*3,7/2.1*10"7 = 1128 = 18,8 мин
безразмерную (относительную) температуру на поверхности заготовки определяем по графику при F0 = 1,84 и Bi =3,7
Температура поверхности будет равна
Gроцесс прогрева является нестационарным процессом, так как температурное поле изменяется во времени. Дальше после выравнивания температуры до ±2 °С по толщине заготовки процесс приближается к стационарному.
Общее время вулканизации будет равно.
Технологически процесс вулканизации представляет собой преобразование в резину «сырого» каучука. Как химическая реакция, он предполагает объединение линейных каучуковых макромолекул, легко теряющих стабильность при внешнем воздействии на них, в единую вулканизационную сетку. Она создается в трехмерном пространстве благодаря поперечным химическим связям.
Такая как бы «сшитая» структура наделяет каучук дополнительными прочностными показателями. Улучшаются его твердость и эластичность, морозо- и теплостойкость при снижении показателей растворимости в органических веществах и набухания.
Полученная сетка отличается сложным строением. Она включает не только узлы, соединяющие пары макромолекул, но и те, что объединяют одновременно несколько молекул, а также поперечные химические связи, представляющие собой как бы «мостики» между линейными фрагментами.
Их образование происходит под действием специальных агентов, молекулы которых частично выступают строительным материалом, химически реагируя друг с другом и макромолекулами каучука при высокой температуре.
Свойства материала
От вида примененного реагента во многом зависят эксплуатационные свойства полученной вулканизированной резины и изделий из нее. К таким характеристикам относят устойчивость к пребыванию в агрессивных средах, скорость деформирования при сжатии или повышении температуры, сопротивляемость термоокислительным реакциям.
Возникающие связи необратимо ограничивают подвижность молекул под механическим воздействием, одновременно сохраняя высокую эластичность материала со способностью к пластическим деформациям. Структура и численность этих связей определяется методом вулканизации резины и использованными для нее химическими агентами.
Процесс протекает не монотонно, и отдельные показатели вулканизируемой смеси в своем изменении достигают своего минимума и максимума в разное время. Наиболее подходящее соотношение физико-механических характеристик получаемого эластомера называется оптимумом.
Вулканизируемый состав, помимо каучука и химических агентов, включает ряд дополнительных веществ, способствующих производству резин с заданными эксплуатационными свойствами. По назначению их делят на ускорители (активаторы), наполнители, мягчители (пластификаторы) и противостарители (антиокислители). Ускорители (чаще всего это оксид цинка) облегчают химическое взаимодействие всех ингредиентов резиновой смеси, способствуют сокращению расхода сырья, времени на его переработку, улучшают свойства вулканизаторов.
Наполнители, такие как мел, каолин, сажа, повышают механическую прочность, сопротивление износу, истиранию и другие физические характеристики эластомера. Пополняя объем исходного сырья, они тем самым уменьшают расход каучука и понижают себестоимость получаемого продукта. Мягчители добавляют для повышения технологичности обработки резиновых смесей, снижения их вязкости и увеличения объема наполнителей.
Также пластификаторы способны повышать динамическую выносливость эластомеров, стойкость к истиранию. Стабилизирующие процесс антиокислители вводятся в состав смеси, чтобы предупредить «старение» каучука. Разные комбинации этих веществ применяют при разработке специальных рецептур сырой резины для прогнозирования и корректировки процесса вулканизации.
Виды вулканизации
Чаще всего общеупотребимые каучуки (бутадиен-стирольный, бутадиеновый и натуральный) вулканизируют в сочетании с серой, нагревая смесь до 140-160°С. Этот процесс называется серной вулканизацией. В образовании межмолекулярных поперечных связей участвуют атомы серы. При добавлении в смесь с каучуком до 5% серы производят мягкий вулканизат, используемый для изготовления автомобильных камер, покрышек, резиновых трубок, мячей и т.п.
Когда присоединяется более 30% серы, то получается довольно жесткий, малоэластичный эбонит. В качестве ускорителей в этом процессе используют тиурам, каптакс и др., полноту действия которых обеспечивает добавление активаторов, состоящих из окислов металлов, как правило, цинка.
Еще возможна радиационная вулканизация. Ее проводят посредством ионизирующей радиации, применяя потоки электронов, излучаемых радиоактивным кобальтом. Такой процесс без использования серы способствует получению эластомеров, наделенных особой стойкостью к химическому и термическому воздействию. Для производства специальных видов резин добавляют органические перекиси, синтетические смолы и другие соединения при тех же параметрах процесса, что и в случае добавление серы.
В промышленных масштабах вулканизируемый состав, помещенный в форму, нагревают при повышенном давлении. Для этого формы помещают между нагретыми плитами гидропресса. При изготовлении неформовых изделий смесь засыпают в автоклавы, котлы или индивидуальные вулканизаторы. Нагревание резины для вулканизации в этом оборудовании проводится при помощи воздуха, пара, нагретой воды или высокочастотного электрического тока.
Крупнейшими потребителями резинотехнической продукции на протяжении многих лет остаются предприятия автомобильного и сельскохозяйственного машиностроения. Степень насыщенности их продукции изделиями из резины служит показателем высокой надежности и комфорта. Кроме того, детали из эластомеров часто используют при производстве монтажа сантехники, изготовлении обуви, канцелярских и детских товаров.
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное агентство по образованию
Пермский Государственный Технический Университет
Кафедра КТЭИ
Расчётная работа №2
Расчет технологического режима наложения и вулканизации
резиновой из о ляции
Выполнила: студентка гр.КТЭИ-04-1:
Мурзина О.А.
Проверил: преподаватель кафедры КТЭИ
Попов О.А.
Пермь 2008
марка кабеля: ГОСТ 6598-73
сечение токопроводящей жилы: S =6мм 2
номинальное напряжение: U =3 кВ
температура пара в вулканизационной трубе: Т п =195°С
1. d пр =0,4мм - диаметр проволоки;
n=280 - число проволок в жиле;
N=7 - число стренг; (система скрутки стренг 1+6);
Д из =1,8мм - толщина резиновой изоляции;
d ж =3,98 мм - диаметр жилы;
2. Тип резины РТИ - 1 по ОСТ 16.0.505.015-79; марка резиновой смеси ТСШ - 35А.
3. Расход материалов на 1 м изолированной жилы:
d пр - диаметр проволок, мм;
n - число проволок в жиле;
n 1 - число стренг в жиле;
г - удельный вес металла жилы, г=8 , 890кг/ с м 3 ;
к 1 ,к 2 - коэффициенты, учитывающие укрутку проволок в жилу и жил в кабель, к 1 =1,0 34 , к 2 =1 ,034 .
d - диаметр жилы;
к 5 - коэффициент, учитывающий технологические факторы (неравномерность наложения, заполнение пустот между проволоками), к 5 =1, 17 ;
s - толщина изоляции.
4. Выбираем оборудование АНВ - 115;
Длина вулканизационной трубы l Т = 100 м ;
5. Расчет стрелы провиса изделия в трубе
где Р - масса 1 м изолированной жилы, кг/м ,
g м/с 2 ,
l T - длина трубы, м ,
Т - допустимое усилие натяжения, Па
где S - сечение токопроводящей жилы, м 2 ,
Предел прочности при растяжении материала жилы,Па ,
К - коэффициент запаса прочности, К =2+3 ;
d э - диаметр изделия, м .
Условие не выполняется, следовательно берем наклонную линию.
6. Температурный режим переработки резины на прессе:
7. Размеры инструмента:
8. Производительность пресса - Q = 5 кг/мин
Скорость опрессования:
Р из - расход резины на 1 м, кг/м .
К Т - технологический коэффициент, К Т =0,7 ? 0,8
вулканизация изоляция силовой кабель
9, Теплофизические характеристики конденсата при заданной температуре:
Теплота парообразования - r = 876 10 3 Дж/кг ,
Плотность - =876/м 3 ,
Теплопроводность - =0,67 Вт/м°С ,
Кинематическая вязкость конденсата
при температуре пара (заданной) - =0,16 6 10 -6 м 2 /с .
10.Коэффициент теплоотдачи на поверхности изолированной жилы - , Вт/м 2 С (горизонтальная труба)
где К n - коэффициент, учитывающий шероховатость поверхности изоляции К n =0,80 ? 0,85 ;
Т с - средняя температура стенки,
где Т р - температура резины, выходящей из головки, С ;
g - ускорение свободного падения, м/с 2 ,
Е t - коэффициент, учитывающий зависимость теплофизических характеристик конденсата от температуры
Удельная теплопроводность конденсата при Т n и Т с соответственно, Вт/м С ; =0,685 Вт/м°С
М, М с - абсолютная вязкость конденсата при Т n и Т к соответственно, М=140 , М с =201 ,
11.Для определения времени вулканизации воспользуемся численными методами. Расчет производится в программе (приложение1).
12.Интенсивность вулканизации внешних слоев резины не зависит от времени и определяется из выражения
где Т э - температура начала интенсивной вулканизации.
Е max максимально допустимый эффект вулканизации (36000 с ),
Найдем максимально допустимое время нахождения изоляции в вулканизационной трубе
14. Расчёт зависимости интенсивности вулканизации в точке с радиусом r - У r (t ) от времени:
где К в =2 - температурный коэффициент вулканизации резины.
Для большинства резин Т э =143 С - температура начала интенсивной вулканизации.
Тогда эффект вулканизации определяется по формуле
N - число интервалов по оси t ,
Где К 0 =1,16 - коэффициент, учитывающий дополнительную вулканизацию резины в начальный период охлаждения (на внутренней поверхности изоляции температура при охлаждении снижается до 143 С через некоторое время).
15.Скорость прохождения изолированной жилы через вулканизационную трубу:
16.Уточнить размеры приемного барабана и рассчитать длину изолированной жилы на барабане (L , м ).
Используется барабан с размерами отдающего барабана для машины общей скрутки (3+1) AVM -2400/1800
где d ш - диаметр шейки барабана, мм;
d - диаметр по изоляции (экрану), мм;
l - длина шейки барабана, мм;
D 1 - диаметр по намотке изделия на барабане, мм;
D 1 = D щ - (4 ? 6) d =1 200 - 4 7,58 = 2370 мм,
Где D щ - диаметр щеки барабана,
.
Технологическая карта:
|
Код организации разработчика КТЭИ-04-1 |
Карта эскизов технологического режима изолирования и вулканизации |
Марка кабеля |
Код документов |
Разработчик |
|||||||||
|
Расчётная работа №2 |
Канюкова Ю.И. |
||||||||||||
|
Наименование материала |
Марка материала |
материал |
Наименование оборудования |
Марка оборудования |
Производительность |
Длина трубы, |
Давление пара, МПа |
Номер приемного барабана |
|||||
|
ОСТ 16.0.505.015-79 |
Кабельная линия непрерывной вулканизации |
||||||||||||
|
Конструкция жил |
Изоляция |
Диаметр инструмента |
Линейная скорость м/мин |
Давление пара, МПа |
Длина на приемном барабане, |
||||||||
|
проволок |
проволок |
Диаметр жилы, |
изоляция |
||||||||||
* Примечание: Температурный режим переработки резин:
1 пресс. 1 зона - 60 С
2 зона- 80 С
Температура головки - 90 С
Температура ТПЖ - 80 °С
Температура пара - 195 °С
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Расчет технологического режима наложения защитных покровов силового кабеля при заданных параметрах. Конструкция подушки и номинальные толщины. Ширина и максимально допустимый шаг обмотки бронелент. Расчет параметров обмотки бумажных и пластмассовых лент.
контрольная работа , добавлен 02.02.2011
Обзор достижений в кабельной технике и конструкций силовых кабелей. Расчёт конструктивных элементов кабеля: токопроводящей жилы, изоляции; электрических и тепловых параметров кабеля. Зависимость тока короткого замыкания от времени срабатывания защиты.
курсовая работа , добавлен 04.06.2009
Расчет площади сечения и формы токоведущей жилы. Оценка зависимости напряженности электрического поля в толще изоляционного слоя. Определение электрических параметров кабеля. Расчет тепловых сопротивлений конструктивных элементов и окружающей среды.
курсовая работа , добавлен 10.01.2015
Использование для силовых кабелей изоляции из современных полиолефиновых материалов, подвергаемых вулканизации. Ухудшение механических свойств при температурах, близких к температуре плавления. Основные способы сшивания термопластичных материалов.
презентация , добавлен 07.11.2013
Использовании для силовых кабелей изоляции из современных полиолефиновых материалов, подвергаемых вулканизации. Обработка полиэтилена на молекулярном уровне. Способы сшивания термопластичных материалов. Кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена.
презентация , добавлен 20.07.2015
Задача расчета режима как определение характерных параметров режима, необходимые исходные данные и основные этапы. Особенности метода расчета режима при заданном напряжении в конце и в начале линии электропередач, их отличия, интерпретация результатов.
презентация , добавлен 20.10.2013
Основное назначение программного комплекса "Космос" - решение задач краткосрочного планирования и оперативного управления на основе телеметрической информации. Расчет установившегося режима и оценка состояния режима энергосистемы по данным телеизмерений.
курсовая работа , добавлен 26.02.2012
Местоположение хозяйства и общие сведения, организационно-экономическая характеристика. Выбор технологического и силового оборудования. Расчет отопления и вентиляции. Разработка схемы автоматизации температурного режима, электроснабжения коровника.
дипломная работа , добавлен 25.07.2011
Подогреватели сетевой воды вертикальные. Расчет средней температуры воды. Определение теплоемкости воды, теплового потока, получаемого водой. Коэффициент теплоотдачи от стенки трубы. Теплофизические параметры конденсата при средней температуре конденсата.
курсовая работа , добавлен 28.11.2012
Особенности расчета параметров схемы замещения ЛЭП. Специфика выполнения расчета рабочего режима сети с учетом конденсаторной батареи. Определение параметров рабочего режима электрической сети итерационным методом (методом последовательных приближений).
При выборе режима вулканизации следует учитывать влияние на этот процесс основных технологических факторов, т.е. свойств среды, температуры и давления.
1.3.1 Среда. Поскольку резиновые изделия вулканизуют не только в металлических формах, но и непосредственно в среде теплоносителя, при выборе последнего необходимо знать не только его теплофизические свойства, но и влияние на свойства резиновых изделий при контакте с ним. Так, при вулканизации в среде горячего воздуха кислород вызывает окисление резин, что значительно ухудшает их свойства. При вулканизации в среде насыщенного водяного пара вследствие конденсации паров на поверхности изделия изменяются условия теплоотдачи, следовательно, возможна неравномерная вулканизация изделия.
При выборе вулканизационной среды учитывают также тип изделия, состав резиновой смеси, применяемое оборудование, особенности ведения процесса и другие факторы.
1.3.2 Температура. В основном температура вулканизации резиновых изделий составляет 140 – 170 °С, в некоторых случаях − 190 − 260 °С. При увеличении температуры сокращается продолжительность вулканизации, но для толстостенных изделий возрастает возможность перевулканизации изделий с поверхности и неравномерность вулканизации по толщине. Это приводит к ухудшению качества изделий.
При интенсификации процессов вулканизации следует помнить, что иногда при повышении температуры ухудшаются свойства (качество) резин. Так, для резин на основе натурального и изопренового каучуков при температурах вулканизации выше 140°С характерно резкое ухудшение механических свойств. При увеличении температуры вулканизации резинотканевых изделий наблюдается ухудшение качества прорезиненной ткани, а также снижение прочности ее связи с резиной.
При вулканизации температуры на поверхности и в центре толстостенных изделий неодинаковы. Если продолжительность процесса будет определяться условиями, необходимыми для обеспечения заданной степени структурирования в центре изделия, то поверхностные слои окажутся сильно перевулканизованными. Для уменьшения неоднородности свойств при вулканизации толстостенных изделий их не следует вулканизовать при очень высокой температуре. При определении продолжительности вулканизации таких изделий необходимо учитывать, что структурирование продолжается некоторое время после окончания нагревания за счет поглощенного тепла. Поэтому в процессе нагревания не следует добиваться полной вулканизации заготовки по толщине. Для уменьшения неоднородности прогревания проводят ступенчатый нагрев или предварительно подогревают резиновую смесь. При вулканизации массивных изделий используют программы, которые автоматически поддерживают необходимый режим.
1.3.3 Давление. Вулканизация резинотехнических изделий возможна без давления и под давлением. Большинство изделий вулканизуют под давлением (0,5 – 5 МПа), что способствуетухудшению физико-механических свойств вулканизатов, при этом исключается пористость изделий и улучшается внешний вид.
При нагревании в резиновой смеси возникает внутреннее давление, обусловленное испарением влаги и выделением газообразных веществ, образующихся при распаде ускорителей (особенно ультраускорителей) или при взаимодействии кислот с углекислыми солями с образованием летучих веществ (углекислоты из мела или углекислой магнезии в присутствии стеариновой и других кислот), а также десорбцией абсорбированного и механически поглощенного воздуха. Для получения высококачественных изделий резиновые смеси необходимо вулканизовать под давлением, превышающим внутреннее давление в резиновой смеси.
Для того чтобы предотвратить появление пористости, в резиновые смеси вводят водо- и газопоглощающие вещества (гипс и оксид кальция), которые впитывают содержащуюся в смеси влагу, образуя достаточно стойкие химические соединения.
Предварительное вакуумирование резиновых смесей в пpoцессе формования в червячных машинах резко снижает пopooбразование и позволяет проводить вулканизацию без давления.
Правильный выбор режима применяемых давлений особенно важен для вулканизации многослойных изделий. Например, в случае преждевременного снижения давления в варочных камерах во время вулканизации автопокрышек возможен брак вследствие образования губчатой резины и расслоения каркаса.
При вулканизации резиновых тканевых изделий давление оказывает большое влияние на глубину проникновения резиновой смеси в ткань; с увеличением глубины проникновения выносливость изделий к многократным изгибам повышается. Глубина проникновения резиновой смеси в ткань зависит от способности смеси растекаться при нагревании, что в свою очередь определяется свойствами исходного каучука и компонентов, входящих в ее состав .
При существующей технологии режим вулканизации обычно разрабатывается заранее расчетными и экспериментальными методами и задается программа проведения процесса вулканизации при производстве изделий. Для пунктуального выполнения предписанного режима производится оснащение процесса средствами контроля и автоматизации, максимально точно реализующими предписанную жесткую программу проведения режима вулканизации.
Недостатками способа являются нестабильность характеристикпроизводимых изделий вследствие невозможности обеспечения полной воспроизводимости процесса, вследствие ограничения точности систем автоматизациии возможности смещения режимов, а также изменения характеристик резиновой смеси во времени.
Разработан способ контоля, который устраняет недостатки вышеописанного. Способ управления процессом вулканизации резинотехнических изделий путем управления временем вулканизации, отличающийся тем, что время вулканизации резинотехнических изделий корректируют в зависимости от времени получения максимального модуля сдвига резиновой смеси при вулканизации образцов перерабатываемой резиновой смеси в лабораторных условиях на реометре и отклонения модуля растяжения резины в производимых изделиях от заданного значения .
Известен способ, который позволяет определить параметры вулканизации на начальном этапе процесса. Он характеризуется тем, что он предусматривает процесс вулканизации резиновой смеси, отбор проб в течение осуществления процесса, подготовку проб к анализу .