橡胶成型工艺学课程设计正文50《年产130万套全钢载重子午线轮胎混炼胶制备工序路线确定》教材.doc
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1、北 方 民 族 大 学课程设计报告院(部、中心) 材料科学与工程学院 姓 名 * 学 号 20114* 专 业 高分子材料与工程 班 级 111班 同组人员 马鑫 南明辉 倪晓军 丘管先 孙奇 课程名称 橡胶成型工艺课程设计 设计题目名称 年产130万套全钢载重子午线轮胎混炼胶 制备工序路线确定 起止时间2014年6月10日2014年6月24日 成 绩 指导教师签名 目 录第一章 设计方案简介1第二章 全钢载重子午线轮胎简介12.1 子午线12.2 子午线轮胎1第三章 工艺流程草图及说明23.1 工艺流程图23.2 混炼胶制备工序流程说明33.2.1 密炼机简介43.2.2 密炼机上辅机系统5
2、3.2.3 炭黑称量、投料系统63.2.4 油料输送、贮存、称量、注油系统83.2.5胶料导开、称量、投料系统、胶料系统93.2.6计算机智能控制系统103.2.7密炼机下辅机系统12第四章 工艺计算及主体设备设计计算及选型124.1终炼胶密炼机的计算134.2母炼胶密炼机的计算144.3上辅机系统中储罐的确定14第五章 辅助设备的计算及选型155.1检测方案确定155.2检测设备的选取165.2.1门尼粘度仪165.2.2电子比重仪/密度仪175.2.3硬度计18第六章 设计一览表19第七章 总结19第八章 附图20第九章 附录22第十章 参考文献22第一章 设计方案简介本设计书根据任务书中
3、所给年生产130万套的要求,计算出总须炼胶量、日生产量、班产量。再根据理论单胎用混炼胶重量,配方种类,不同配方的混炼特点,查阅相关资料,找到合适的密炼机类型,再依据需要混炼胶的数量确定密炼机台数。然后根据对混炼胶的质量控制要求,从质量管理的角度确定各段混炼胶的检测项目和频次,查阅相关资料确定合适的检测设备类型,并依据确定的频次核算所需设备台数。第二章 全钢载重子午线轮胎简介2.1 子午线 为了确定人们各自在地球上位置,科学家们像切西瓜一样,以地球的南极和北极为中心,把地球分为360等份,地球表面从北极到南极通过英国伦敦格林威治天文台的那条经线叫做0度经线。格林威治以东的等分线叫东经线,以西的等
4、分线叫西经线。同时,以赤道为基准,把地球分成南北各90条与赤道圈相平行的等分线圈叫纬线。通过格林威治天文台的这条0度经线叫本初子午线 ,其他经线通称子午线。 2.2 子午线轮胎 轮胎是由胎冠、胎侧、带束层(一般斜交胎称缓冲层,而子午线轮胎则称带束层,以下统称带束层),胎体、胎圈、内衬层(或叫气密层)六个主要部件组成。 斜交胎的胎体帘线和缓冲层帘线是由多层附胶帘布组成,各种轮胎胎体帘线层数和缓冲层的层数各不相同。但这些帘线是相互斜向交叉排列的,也就是说单数层一个方向,偶数层是相反的另一个方向。 子午线轮胎的胎体帘线排列方向,象地球子午线一样,以轮轴为中心,从一个胎圈到另一个胎圈,经向排列。带束层
5、帘线虽然也是斜向交叉排列,但与胎冠中心线呈很小的角度(一般在1525之间)。 胎体帘线按子午线方向排列(与胎冠中心线呈90或接近90排列),并有帘线排列几乎接近圆周方向的带束层束紧胎体的一类轮胎,叫做子午线轮胎。这也是子午线轮胎与斜交轮胎的根本区别。第三章 工艺流程草图及说明3.1 工艺流程图查阅相关资料,确定生产过程图如下:配方调用油料输送储存炭黑输送储存烘切胶配料生胶油料称量炭黑称量生胶称量细料密炼(母炼胶)停放至发胶出片至收胶配制隔离剂密炼(终炼胶)胶料快检放入不合格品区胶料混炼检测放入不合格品区出片至收胶图3-1-1全钢载重子午线轮胎混炼胶制备工序的工艺流程简图根据参考资料以及上网查阅
6、,一般子午线轮胎生产流程图如下所示,在此附图仅供参考。图3-1-2生产车间流程图3.2 混炼胶制备工序流程说明现代化炼胶系统是以密炼机为中心,并与上、下辅机系统联结成一条完整的炼胶生产线,由计算机进行集中控制与管理。3.2.1 密炼机简介密闭式炼胶机简称密炼机,主要用于橡胶的塑炼和混炼。密炼机是一种设有一对特定形状并相对回转的转子、在可调温度和压力的密闭状态下间隙性地对聚合物材料进行塑炼和混炼的机械,主要由密炼室、转子、转子密封装置、加料压料装置、卸料装置、传动装置及机座等部分组成。如图3-2-1所示: 图3-2-1 密炼机示意图密炼机是在开炼机的基础上发展起来的一种高强度间隙性的混炼设备。自
7、1916年出现真正意义上的Banbury(本伯里)型密炼机后,密炼机的威力逐渐被人们所认识,它在橡胶混炼过程中显示出来比开炼机优异的一系列特征,如:混炼容量大、时间短、生产效率高;较好的克服粉尘飞扬,减少配合剂的损失,改善产品质量与工作环境;操作安全便利,减轻劳动强度;有益于实现机械与自动化操作等。3.2.2 密炼机上辅机系统密炼机上辅机系统用于实现密炼机炼胶所需的炭黑、胶料、油料等的自动输送、贮存、配料称量、投料等工艺过程,是密炼机炼胶不可缺少的的配套设备。其控制系统包含了对密炼机主机以及上辅机的网络化和智能化管理及控制。1.上辅机系统组成 密炼机上辅机系统的工艺流程如图3-2-2所示。密炼
8、机上辅机系统主要由以下几部分组成:炭黑气力输送系统;炭黑称量、投料系统;油料输送、贮存、称量、注油系统;胶料导开、称量、投料系统、胶料系统;计算机智能控制系统。图3-2-2 密炼机上辅机系统的工艺流程图2.炭黑气力输送系统气力输送是利用空气(或气体)流作为输送动力,在管道中搬运粉、粒状固体物料的方法。空气或气体的流动直接给输送管内物料粒子提供移动所需要的能量,管内空气的流动则是由管子两端压力差来推动。气力输送的主要目的是将固体物料由一个位置移到另一个位置。气力输送系统应配置压缩空气或气体源、把物料投入到输送管道内的设备、输送管道以及从输送物料和空气的混合中将输送物料和气体分离的分离设备。这些设
9、备的合理选择和布置可使工厂的布局及操作更为灵活。目前用于输送炭黑及相关粉料的气力输送方式有:(1)负压式气力输送系统(2)正压式气力输送系统(3)脉冲式气力输送系统3.2.3 炭黑称量、投料系统1. 炭黑称量利用炭黑称对炭黑进行称量,起结构示意图如图3-2-3所示: 1-传感器(3个);2-铰链;3-气缸;4-气动蝶阀;5-下呼吸口;6-顺料筒;7-除尘器;8-内衬;9-秤斗;10-炭黑入口图3-2-3炭黑秤示意图2.投料系统利用气力流槽和螺旋输送机进行投料气力流槽是利用物料的位能,炭黑经压缩空气“流态化”并在炭黑本身重量的作用下进行输送(图3-2-4 )。压缩空气进入空气室5通过过滤板3均匀
10、地进入物料室2,完成炭黑流态化输送。气力流槽只能将炭黑从高处输送到低处,流槽倾角一般为5-20。气力流槽结构简单,输送效率高,适用范围广,对炭黑的破碎率是所有输送方式中最小的。其输送能力取决于流槽截面积、倾角、压缩空气流量、空气压力、过滤板材质和厚度以及气隙。过滤板有各种纤维制成的过滤板和塑料微孔板。输送炭黑所用的过滤板一般采用三防针刺毡(防油、防水、防静电)压制而成。在密炼机上辅机系统中气力流槽适用于大贮仓向发送罐、炭黑贮仓向炭黑秤喂料和进密炼机后加料等场合。但由于气力流槽内的气体需分离出来,故须考虑在流槽的出口配置炭黑和气体分离设备。 1-进料口2-物料室3-过滤板4-压缩空气管5-空气室
11、6-检查手阀7-观察孔图3-2-4 气力流槽结构示意图螺旋输送机是化工、建材、粮食等部门中广泛应用的一种输送设置,主要用于输送粉状、粒状和小块状物料。不适宜输送易变质的粘性和易结块的物料。在密炼机上辅机系统中常用来输送不同种类的炭黑和粉料,其输送可靠,输送能力可以采用变频调速控制电机转速来控制。并可通过电机点动来实现微下料,螺旋输送机在密炼机上辅机系统中多用于向炭黑秤供料,有些情况下可以代替气力流槽输送。 螺旋输送机与其它输送设备相比较,具有结构简单,横截面积小,密封性能好、可以中间多点装料和卸料、操作安全方便、以及制造成本低等优点。但它由于运动部件多,机件磨损较严重,同时输送距离受限。对于粘
12、性大的物料,易粘附螺杆,消耗功率大以及物料在运输过程中易被破碎。螺旋输送机除了对炭黑产生破损外,在更换品种时也不容易清除螺槽中残余的物料。其示意图如下所示: 1-轴承 2-气动蝶阀 3-压环 4-密封填料 5-输送螺旋 6-螺旋槽7-搭扣 8-联轴器 9-摆线针轮减速电机图3-2-5 螺旋输送器示意图3.2.4 油料输送、贮存、称量、注油系统油料输送、贮存有输油泵和贮油罐完成。根据输送距离长短,输油泵可选择齿轮泵(适于短距离)或螺杆泵(适于远距离);贮油罐的数量由工艺配方确定,容积由有的来源确定(油桶或油罐车)。油料秤通常由不锈钢材料制成,可有效防止油料秤内部和油料中的杂质对秤体的腐蚀。油料秤
13、采用斗式结构(图3-2-6)。 进油管路采用粗细两种规格了油管,分别由其上的气动截止阀或球阀控制进油速度。进油管路数量取决于油种类的多少。 油泵出口装有单向阀、排气阀、空气清扫管等。注油结束后,通过压缩空气清扫油管中残余油料,保证称量准确。 1-电子台秤;2-进油管;3-秤斗;4-气动截止阀或气动球阀;5-液位计;6-备油斗;7-加热器;8-注油泵;9-油过滤器;10-单向阀;11-保温层;12-温控仪表图3-2-6 油料秤及注油管路示意图3.2.5胶料导开、称量、投料系统、胶料系统该系统完成胶片的导开裁断、胶块的切断抓取、胶料的称量、投料、塑炼、混炼等功能。胶料秤实际上是将一台皮带运输机固定
14、在4只称重模块4上(图3-2-7)。4只称重传感器采用钢球自动调整和复位。 胶料称长度一般为2-6m,由密炼机规格和用户厂房配置决定,宽度由密炼机进胶口宽度确定。在胶料秤进密炼机口则装有一对光电开关2,控制驱动电机的启停。在运输带的两侧装有挡板6,防止胶料下落。 1-电动辊筒(电机减速机);2-光电开关;3-托辊;4-称重模块;5-减振块;6-挡板;7-被动辊;8-运输带图3-2-7胶料秤示意图胶料系统生胶塑炼 生胶块经皮带秤计量后放到投料皮带机上投入密炼机进行塑炼。胶料混炼第一段混炼(母炼)所用的天然胶多为标准胶,不需塑炼。它除整块投入外还切成小块,放在皮带秤上计量后送到投料胶带机上,由计算
15、机按生产指令投料。第二段混炼(终炼),通常在密炼机中加硫,混炼胶片可由冷却装置直接提升至二楼,叠放在胶料托盘上,再送入供胶皮带机,将胶片连续供给皮带秤计量,在接近给定称量值时胶片自动被切断。增加密炼机的加料量和以分段加入橡胶的方法,可以提高炼胶设备的生产率20-30和改善橡胶的规定指标及使用指标。混炼机如图3-2-1,混炼过程如图3-2-8所示:生胶塑炼胶塑炼混炼胶混炼硫化胶硫化补强填充剂、软化剂、硫化剂、硫化助剂、促进剂、防老剂、其他图3-2-8 混炼示意图3.2.6计算机智能控制系统(1)控制原理和控制功能上辅机智能控制系统采用计算机网络控制,多台计算机之间通过网络进行联系。系统的主要任务
16、是完成炭黑原料的输送;油料的输送;炭黑、油料、胶料的自动称量、自动投料;配方的编辑;密炼机控制,其中包括温度、时间及能量的控制;配方、批料、产量报表的存贮、打印;故障判断报警等。计算机自动控制系统从功能上可分为两层。第一层为网络层,各个计算机都连接在网络上,它们通过网络进行相互间的联系和通讯。第二层为管理控制层,各个计算机分别管理或控制几个部分。上位机进行配方的编辑、存贮、批料产量报表的存贮和打印。在自动操作时,设置各称量配方及密炼工艺,通过网络启动整个系统。具有动态在线监视和设备故障判断功能;输送PLC控制炭黑及油料的输送;称量、密炼PLC控制炭黑、油料、胶料的自动称量和投料及密炼机的手动、
17、自动操作。 (2)控制和管理软件1)控制软件 控制软件完成设备各个动作的控制,如PLC中的梯形图程序。它是上辅机控制系统得以运行的基础,它接受上位管理机的指令并把各类数据送到管理机中。2)管理软件 管理软件有以下功能:生产计划:生产计划主要是为操作员提供对生产计划的管理。包括当班计划、执行计划、暂停计划。生产监控:生产监控包括以下两个选项:动态混炼监控画面、动态胶料秤监控画面。整个混炼监控画面如图3-2-9所示。图3-2-9 计算机混炼监控画面生产管理:生产管理包括:修改次数、配方重传、终止称量、终止密炼、生产提示、报表统计等功能。 3.2.7密炼机下辅机系统密炼机下辅机系统的组成及规格与密炼
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