Шинное производство

 

Таблица 17 - Расчет бункеров для РС №1

 

 

Ингредиент	Средний расход, кг/час	Рабочий объем  бункера,м3	Насыпная масса, кг/м3	Масса запаса, кг	Время между  загрузками, час
Белила цинковые	77,8	1,8	820*	1476	18,97
Технический углерод  №339	292,28	6,7	345	2311,5	7,91
Технический углерод  №650	974,48	6,7	345	2311,5	2,37

*- насыпная масса,  м³ после уплотнения

 

Таблица 17.1 - Расчет бункеров для РС №2

 

Ингредиент	Средний расход, кг/час	Рабочий объем бункера,м3	Насыпная масса, кг/м3	Масса запаса, кг	Время между  загрузками, час
Сера природная	23,59	1,8	1024	1843,2	78,14
Сульценамид Ц	10,66	1,8	530	954	89,62
Белила цинковые	38,9	1,8	820*	1476	37,94
Технический углерод  №339	146,14	6,7	345	2311,5	15,82
Технический углерод  №650	487,24	6,7	345	2311,5	4,74

 

Таблица 17.2 - Расчет бункеров для РС №3

 

Ингредиент	Средний расход, кг/час	Рабочий объем  бункера,м3	Насыпная масса, кг/м3	Масса запаса, кг	Время между  загрузками, час
Сера природная	47,18	1,8	1024	1843,2	39,07
Сульценамид Ц	21,29	1,8	530	954	44,81

 

 

Габаритные  размеры расходных бункеров, мм:

 

для технического углерода – 2068 х 1918 х 4214,

для порошков – 1247 х 1067 х 3412.

 

 

 

5.2 Расчёт механизма регулировки зазора вальцев.

Толщина стенки корпуса гидроцилиндра рассчитывается по формуле:

   

 

где D - внутренний диаметр гидроцилиндра, равный 300мм;

     [s] - допускаемое напряжение, равное 140 МПа;

       Р - гидравлическое давление, равное 20 МПа;

       С - конструктивная прибавка, равная 10 мм

 

 

 

Принимается толщина  стенки гидроцилиндра, равная 40мм. Толщина  стенки крышки гидроцилиндра рассчитывается по формуле:

 

 ,     

 

 

где допускаемое  напряжение для стали 45 [s] = 150 МПа.

Тогда

Принимается толщина  крышки гидроцилиндра, равная 60мм. Сегментное кольцо, служащее для крепления крышки гидроцилиндра рассчитывается на смятие и срез. Усилие приходящееся на крышку гидроцилиндра, находится по формуле:

 

 

где  Р- давление в гидроцилиндре, равное 20МПа;

        S - площадь внутренней поверхности 1фышки гидроцилиндра,

             которая находится по формуле:

Тогда

 

 

Тогда напряжения смятия, возникающие в сегментном кольце, находятся по формуле:

 

 

где  S_к -  площадь части кольца, в которой возникают напряжения смятия.

 

 

 

 

Тогда

 

 

Допускаемое напряжение смятия для стали 45 равняется [s_см] = 150 МПа,

то есть напряжение смятия, возникающие в кольце, не превышает допус-каемого.

 

 

5.3 Тепловой баланс вальцев.

 

При переработке  резиновой смеси на вальцах имеет место значительное обжатие материала. Как правило, в связи с большим выделением теплоты вальцы необходимо охлаждать, особенно при периодическом цикле работы. Необходимость охлаждения или нагрева определяется тепловым балансом вальцев, который можно записать в виде:

 

 

где - количество теплоты выделяемой за счёт работы деформации

               материала, кВт; 

   -   количество теплоты,  подводимой к валку теплоносителем, кВт;

  - количество теплоты, расходуемой  на нагрев материала, кВт; 

- количество тепловых потерь, кВт.

 

Количество  теплоты, выделяемой за счёт работы деформации материала,

рассчитывается  по формуле:

 

 

где - мощность привода, равная 160 кВт;

       - КПД привода, равное 0,8

 

Тогда

 

Количество  теплоты, расходуемой на нагрев материала, рассчитывается по формуле:

 

    -      производительность вальцев, кг/ч;

  С_м  –      удельная теплоемкость перерабатываемой смеси равная

                1670 Дж/(кг×К);

Т_к, Т_н –   конечная и начальная температуры, равные соответственно

               343⁰ К и 328⁰ К.

 

Производительность  вальцев рассчитывается по формуле:

 

 

где - объем загрузки смеси, равный 200 л;

  - объемный вес смеси, равный 1,134 кг/л;

   - продолжительность цикла смешения, равная 8 мин;

 

Тогда:

 

 

Количество  тепловых потерь принимается приближенно, как 10% от , то есть

 

 

Из условия  теплового баланса количество теплоты, подводимой к вал-

ку теплоносителем, определяется по формуле:

,

то есть требуется  охлаждение валков.

Расход охлаждающей  воды определяется из формулы:

 

,

где

С_в – удельная теплоемкость воды, равная

     Т_вк, Т_вн – конечная и начальная температуры воды, равные соответст-

                     венно 318К  и 293К.

 

 

Тогда

 

    5.4 Расчет мощности привода резиносмесителя

Для закрытого  смесителя типа «Бенбери» получены уравнения, позволяющие проводить  основные параметрические расчеты. При этом сечение материала, находящегося в зазоре между гребнем ротора и камерой разбивается на ряд элементов, определяется мощность каждого элемента и затем суммируется.

Для расчета  будем использовать программу MIXN. Исходными элементами для нее являются:

n = 0,3

µ₁ = 0,1 MПa*cⁿ

,

где n_n – частота вращения переднего ротора

n_n = 33,5 об/мин

n₃ – частота вращения заднего ротора

n₃ = 40,0 об/мин

l₁ – длина длинного гребня ротора

l₁ = 0,6 м

l₂ – длина короткого гребня ротора

l₂ = 0,355 м

h₀ = 3 мм

δ = 50 мм

В результате получаем значение мощности 347,5586 кВт. Рассчитанное значение мощности относится к установившемуся режиму в конце процесса смешения. Учитывая перегрузки во время введения ингредиентов в резиносмеситель, можем определить мощность двигателя привода из соотношения

Выбираем электродвигатель асинхронный 2СДР 710 М-10, Nдв=600 кВт. Частота вращения n_дв=600 об/мин, напряжения 6000 В, частота тока 50 Гц. Резиносмешение относится к энергоемким процессам. Об этом свидетельствует мощность двигателей, устанавливаемых на резино-смесителях. В среднем на каждый килограмм готовой резиновой смеси расходуется примерно 7 — 11 МДж (0,2—0,3кВт-ч). 
Тепловой баланс работы резиносмесителя. Расход охлаждающей воды и сжатого воздуха. Вся энергия, потребляемая электродвигателем резиносмесителя, за исключением потерь в приводе роторов, в конечном счете расходуется на деформирование смешиваемых компонентов и выделяется в виде теплоты в смесительной камере. Здесь происходит диссипация механической энергии, переход ее в тепловую. Чтобы поддерживать тепловой режим процесса смешения на необходимом уровне, требуется отводить теплоту с помощью охлаждающей воды. Тепловой баланс выражает равенство между количеством теплоты, подводимой к системе, и количеством теплоты, отводимой от нее.

5.5 Тепловой баланс резиносмесителя.

 

Общее количество теплоты подведенное и отведенное от резиносмесителя, определяется уравнением теплового баланса.

Q=Q1+Q2+Q3,

 

где Q − тепло, выделяющееся в камере смешения, кДж/с; Q1 − тепло, расходуемое на нагрев смеси, кДж/с; Q2 − тепло, уносимое охлаждающей  водой, кДж/с; Q3 − потери тепла в окружающую среду, КДж/с [7].

Тепло, выделяющееся в камере смешения, рассчитывается по формуле:

 

Q=N∙η,

 

где N − мощность, потребляемая двигателем смесителя, кВт; η − коэффициенты полезного действия приводов и подшипников, (η≈0,8).

 

Q=630∙0,8=504 кДж/с

 

Тепло Q1, расходуемое  на нагрев смеси, кДж/с:

 

Q1 = 3600∙G∙c∙  (tк - tн),

 

где G − производительность, кг/ч; c − удельная теплоемкость смеси, кДж/ (кг∙град); tк, tн − температура  смеси при выгрузке и загрузки соответственно, 0С.

 

Q2 = 2122,5∙1,67∙  (418-273) / 3600 = 142,8 кДж/с

 

Тепло Q2, уносимое охлаждающей водой, кДж/с:

 

Q2=G∙c∙ (tк  - tн),

 

где G − расход охлаждающей воды, кг/с; c − удельная теплоемкость воды, кДж/ (кг∙К); tк, tн  − температура выходящей и  входящей воды, К.

Потери тепла  в окружающую среду Q3 принимают 10 % от суммарного тепла выделяющегося  в камере смешения и тепла, расходуемого на нагрев смеси ( (504+76,3) ∙0,1=58,03 кДж/с).

Расход охлаждающей  воды находим из формулы

 

G= (504 − (58,03+76,3)) / (4, 19∙4) =22,1 кг/с

 

Разность температур выходящей и входящей воды (tк  − tн) колеблется в пределах 3 − 5 К (принимаем 4 К).

 

Q = 504+142,8+58,03 = 704,83 кДж/с

 

 

 

6. Охрана труда и природы.

 

6.1 Техника  безопасности

 

1. Инструкция по технике безопасности при работе на вальцах.

2. Инструкция по эксплуатации систем общеобменной и аспирационной вентиляции.

3. Инструкция по соблюдению пожарной безопасности в цехе.

4. Инструкция по технике безопасности при работе на механическом ноже.

5. Инструкция по технике безопасности при работе на резиносмесителе.

Меры безопасности при эксплуатации производства:

1. Требования безопасности при пуске и останове отдельных видов оборудования.

Перед началом работы необходимо проверить исправность аварийных приспособлений, состояние ограждений, заземляющих устройств, состояние рабочего инструмента, приспособлений, спецодежды, наличие воды в коммуникациях для охлаждения валков, освещенность рабочего места (в вечернее или ночное время), работу вентиляции.

Проверка аварийных выключателей должна производится перед началом работы каждой смены. Результаты проверки оформляются записью в специальном журнале. Исправным аварийным выключателем вальцев и каландра считают, когда при выключении на холостом ходу валок делает не более 1/4 оборота. В случае обнаружения неисправностей к работе не приступать и сообщать о неисправности мастеру или начальнику смены для принятия мер.

2. Меры безопасности при ведении технологического процесса

Общие требования безопасности к персоналу при выполнении технологических операций и работе на оборудовании;

• К самостоятельной работе по изготовлению изделий допускаются рабочие в возрасте не моложе 18 лет, прошедшие медосмотр, теоретическое и практическое обучение безопасным методам работы, прошедшие проверку знаний после обучения, проинструктированные по технике безопасности и получившие допуск к самостоятельной работе.

• На каждом рабочем месте должны быть вывешены правила безопасного ведения технологического процесса и безопасной эксплуатации оборудования, соблюдение которых является обязательным.

• Рабочий должен выполнять только ту работу, которая поручена ему мастером или начальником смены.

• Запрещается чистка оборудования и ремонт его на ходу. При проведении ремонтных работ необходимо соблюдение норм загрузки оборудования.